مدلسازی ترمودینامیکی یک واحد توان کمکی مجهز به پیلسوختی اکسید جامد لولهای با کاربرد در سیستمهای پیشرانش هوایی

قابلیت پیل‌هایسوختی اکسید‌ جامد در ترکیب با سیکل توربین گاز سبب شده است که سیستم ترکیبی حاصل به عنوان یک سیستم تولید توان جدید مد نظر پژوهشگران مختلف قرار گیرد. از کاربردهای مهم این نوع سیستمهای هیبریدی استفاده از آنها در واحدهای پیشرانش هواپیماهای بدون سرنشین و مسافربری به عنوان واحد توان کمکی است. هدف عمده این تحقیق طراحی یک سیستم تولید توان کمکی هیبریدی مجهز به پیلسوختی اکسید جامد است که در آینده نزدیک یکی از نیازهای اساسی جهت تولید توان الکتریکی در هواپیماهای بزرگ خواهد بود. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیمگیری در تحلیل سیستم، نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین و تعداد سلول پیل انتخاب شدهاند. نتایج نشان میدهد که افزایش فشار کاری سیستم سبب کاهش دمای گازهای خروجی از توربین و دمای کاری پیل شده و این مسیله به شدت بر روی توان تولیدی و راندمان الکتریکی سیستم اثر میگذارد. در دمای 1000 درجه سلسیوس برای گازهای ورودی به توربین راندمان الکتریکی سیستم در حدود 49 درصد است. حداکثر راندمان الکتریکی سیستم در پیلسوختی نیز در حدود 55 درصد برآورد میگردد. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که در صورت کنترل حرارت تولید شده در پیل و استفاده مفید از آن راندمان کلی سیستم تا حدود 84 درصد قابل افزایش خواهد بود. از طرف دیگر افزایش تعداد سلولهای توده پیل-سوختی سبب افزایش راندمان الکتریکی و کاهش راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.