مدل‌سازی ترمودینامیکی چرخه هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/ توربین گازی دارای سیستم جذب اکسیژن غشای تبادل یونی با کاربرد در صنعت نفت

در این تحقیق، یک چرخه هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/توربین گازی با فناوری‌ غشای تبادل یونی، به‌منظور جذب دی‌اکسیدکربن مورد بررسی و تحلیل‌های ترمودینامیکی قرار گرفته است. این چرخه با هدف تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک سکوی نفتی کشور طراحی شده و دی‌اکسیدکربن تولیدی آن به مخزن نفتی تزریق می‌شود. بر این اساس، در ابتدا با معرفی چرخه‌ پیشنهادی و ارایه روش مدل‌سازی، با استفاده از کدنویسی در محیط نرم‌افزار حل‌گر معادلات مهندسی (ees) مدل‌سازی ترمودینامیکی انجام شده و معادلات بالانس جرمی، انرژی و الکتروشیمی به‌صورت هم‌زمان حل شده‌اند. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد این چرخه بدون سیستم جذب و متراکم‌سازی دی‌اکسیدکربن دارای بازده الکتریکی 19/79 % است که با اضافه شدن سیستم جذب و متراکم‌سازی دی‌اکسیدکربن، بازده الکتریکی به 4/75 % کاهش می‌یابد. سهم پیل سوختی اکسید جامد، توربین گازی و توربین بخار در تولید توان‌های این چرخه، به‌ترتیب برابر 55/73 %، 79/18 % و 67/7 % هستند. میزان تولید ویژه دی‌اکسیدکربن این چرخه در قیاس با نیروگاه‌های مدرن گازسوز چرخه ترکیبی، میزان 12/24 % کاهش را نشان می‌دهد. با تزریق دی‌اکسیدکربن تولیدی این چرخه به مخزن نفتی، میزان 995 بشکه نفت خام در سال، از این محل قابل استحصال است. تحلیل پارامتریک انجام‌شده نشان می‌دهد فشار کاری چرخه با لحاظ محدودیت عملکردی غشای تبادل یونی، بایستی تا حد ممکن پایین باشد. با توجه به وضعیت، ساختار مخازن و ضریب برداشت از منابع نفتی کشور، استفاده از این فناوری، به‌سبب مزایای ذکرشده در این تحقیق، در سکوهای نفتی کشور پیشنهاد شده است.