مدلسازی سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد و سیکل رانکین تغذیه شده با گاز سنتز

در این مطالعه یک پیل سوختی اکسید جامد تغذیه شده با گاز سنتز حاصل از پساب صنعتی که با یک سیکل تولید توان رنکین ترکیب شده است، با استفاده از روابط ترمودینامیکی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. ابتدا به صورت مستقل پیل سوختی اکسید جامد شبیه سازی و کمیت های مانند ولتاژ خروجی، چگالی جریان و توان خروجی پیل سوختی محاسبه شد. سپس سیکل توان ترکیب شده با پیل سوختی اکسید جامد مجهز به توربین گازی با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی پیل سوختی تحلیل ترمودینامیکی شد. در پژوهش حاضر ولتاژ پیل سوختی به صورت تابعی از چگالی جریان گزارش شد و اثر افزایش دما و فشار روی آن مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل این سیستم نشان داد که با افزایش دما و فشار ولتاژ خروجی پیل سوختی اکسید جامد افزایش می­یابد. تغییرات توان خروجی تولیدی پیل سوختی در مقابل چگالی جریان در سه دمای عملیاتی 1073، 1173 و 1273 کلوین نیز محاسبه شد، نتایج نشان داد که با افزایش دما توان پیل سوختی نیز روند افزایشی دارد. همچنین راندمان کلی سیستم هیبریدی با افزایش دمای عملیاتی پیل سوختی اکسید جامد نیز افزایش یافت.

Modeling of hybrid system of solid oxide fuel cell and Rankine cycle fed with synthesis gas

In this study, a solid oxide fuel cell fed with synthesis gas derived from industrial waste water was combined with a Rankine power generation cycle was analyzed and investigated using thermodynamic relationships. First, the solid oxide fuel cell was independently simulated and the quantities such as output voltage, current density and output power of the fuel cell were calculated. Then, the power cycle that equipped with a gas turbine combined with a solid oxide fuel cell was investigated according to the output results of the fuel cell simulation using thermodynamic analysis. In current study, fuel cell output voltage as a function of current density was reported, and the effect of temperature and pressure increasing on output fuel cell voltage was reported. The analysis of this system showed that with the increase in temperature and pressure, the output voltage of the solid oxide fuel cell increased. The varation in the output power of the fuel cell against the current density at three operating temperatures of 1073, 1173 and 1273 K were also calculated, the results showed that the power of the fuel cell increases with the increase in temperature. Also, the total efficiency of the hybrid system by increasing in fuel cell operating temperature increased.