تولید بدون آلایندگی هیدروژن و مایع سازی آن با استفاده از انرژی خورشیدی و الکترولایزر غشاء پروتونی

استفاده از انرژی خورشیدی و الکترولیز آب برای تولید توان و گاز هیدروژن در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، زیرا در این روش گاز هیدروژن و اکسیژن بدون هیچ گونه آلایندگی از آب جدا می‌شوند، تولید هیدروژن در فرآیندهایی با خروجی کربن صفر، به نام هیدروژن سبز شناخته می شود که در این پژوهش از این روش استفاده شده است. آرایه‌های خورشیدی برای تامین توان الکترولایزر غشاء پروتونی و بخش مایع سازی استفاده شده‌اند، شهر بندر عباس برای اجرای سیستم پیشنهادی در نظر گرفته شده است. نوآوری این پژوهش پیشنهاد فرآیند ترکیبی تولید توان، جداسازی و مایع سازی گاز هیدروژن بدون آلایندگی و با کارایی بالاتر در مقایسه با دیگر چرخه‌های مشابه است. ظرفیت تولید برق آرایه‌های خورشیدی 6000 کیلو وات است در حالی که ظرفیت جداسازی الکترولایزر 438 کیلوگرم بر ساعت گاز اکسیژن و 55 کیلوگرم بر ساعت گاز هیدروژن است. مصرف ویژۀ انرژی چرخۀ مایع سازی 5/07 کیلو وات ساعت به ازای هر کیلوگرم هیدروژن مایع بوده و بیشترین تخریب اگزرژی مربوط به الکترولایزر و سپس مبادله‌کن‌های گرمایی است.

simulation, analysis and optimization of a non-emission process producing power, hydrogen gas and liquid hydrogen using solar energy and pem electrolysis

method of power and hydrogen gas production by solar energy and water electrolysis has received attention in recent years, becausehydrogen and oxygen gases are separated from water without any pollution, the mentioned method has net-zero carbon emissions,known as green hydrogen. in this study, solar cells are used to supply power for the proton exchange membrane (pem) electrolysisand the liquefaction sections. bandar abbas city is selected for the proposed process. the novelties of this study are based on two points, first proposing an integrated process of solar power generation and separation and liquefaction of hydrogen gas withoutpollution and with higher efficiency compared to other similar cycles. the capacity of solar arrays is 6,000 kw, while the production capacity of the electrolysis section is 438 kg/h of oxygen gas and 55 kg/h of hydrogen gas. the specific energy consumption (sec) of the liquefaction cycle is 5.07 kwh/kg. the highest rate of exergy destruction goes to the electrolysis section, followed by heat exchangers as the second rank.