تحلیل انرژی و اگسرژی سامانه ترکیبی تولید بیوهیدروژن و توان الکتریکی با استفاده از بیوگاز

در این مقاله، انرژی و اگسرژی یک سامانه جدید تولید بیوهیدروژن، گرما و توان الکتریکی از سوخت تجدیدپذیر بیوگاز که تولید آن وابسته به ضایعات کشاورزی است مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. فرآیند تولید بیوهیدروژن از طریق رفورمینگ بخار آب- بیوگاز و رفورمینگ دی اکسید کربن- بیوگاز با نرم‌افزار ees کدنویسی گردید. در این تحقیق، گرمای ناشی از سوختن بیوگاز، انرژی لازم برای واکنش رفورمینگ بیوگاز را تامین می‌نماید که این مهم باعث می شود تا بازده حرارتی و اگسرژی سامانه به ترتیب به بالای 74% و 58.34% برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الکتریکی بین 5 تا 40 مگاوات، میزان تولید بیوهیدروژن در بازه kg/s 0.11 تا 0.83 به دست آمد. بررسی میزان نرخ تخریب اگسرژی در اجزای سامانه مشخص کرد که محفظه سوخت بیشترین تخریب اگسرژی را با مقدار تقریبی 51% دارد. یک تحلیل عاملی دقیق برای مقدار بهینه تولید بیوهیدروژن نیز انجام شد تا عامل های کلیدی و مهم سامانه ارزیابی شوند. نتایج نشان داد که نقطه بهینه تولید بیوهیدروژن در شرایطی که نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در ورودی رفورمینگ بین 0.5 تا 0.66، نسبت مولی مخلوط بخار آب به متان بین 2 تا 3.6 و دمای واکنش رفورمینگ نیز بین 965 تا 1036 کلوین قرار دارند به دست می‌آید. از سوی دیگر در دمای واکنش بالاتر از 965 کلوین، مقدار تبدیل گاز متان به 97% و دی اکسید کربن به 86% میرسد که نشان گر کاهش بیشتر گازهای گلخانه‌‌ای است. این پژوهش روش جدیدی جهت تحلیل عاملی سامانه ترمودینامیکی تولید بیوهیدروژن، فقط با استفاده از انرژی بیوگاز، ارائه داده است.