بهینه سازی دما و فشار عملکردی الکترولایزر غشا پلیمری بر اساس مدلسازی و آنالیز انرژی و اگسرژی

چکیده: نگرانی های زیست محیطی جهانی و افزایش نیاز به استفاده از انرژی، همراه با پیشرفت پایدار در زمینه فناوری های انرژی تجدیدپذیر باعث ایجاد قالب های جدیدی برای استفاده عمومی از منابع انرژی نو مانند هیدروژن گشته است. الکترولایزرهای غشا پلیمری یکی از رایج ترین مبدل های انرژی جهت تولید هیدروژن می باشند. در این پژوهش سعی بر آن است تا با آنالیز اگسرژی و انرژی الکترولایزرهای غشا پلیمری تاثیر پارامترهای مختلف عملکردی بر بازده انرژی و اگسرژی کل سیستم در نظر گرفته شود. برای این منظور، ابتدا معادلات الکتریکی-شیمیایی- مکانیکی حاکم بر سیستم الکترولایزر غشا پلیمری بیان شده و مدل اگسرژی- انرژی آن توسط نرم افزار متلب توسعه داده شده است. در انتها نتایج حاصل از آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و مقادیر بهینه پارامترهای عملکردی دما و فشار با استفاده از بازده اگسرژی معرفی می گردد. نتایج حاکی از آن است که افزایش فشار و همچنین افزایش دما سبب نزدیک شدن بازه اگسرژی سیستم به بازه انرژی آن و همچنین افزایش عملکرد الکترولایزر می گردد. بهینه ترین مقدار عملکردی دما برابر ۲۷۳ کلوین و مناسبترین فشار برابر ۳ اتسمفر می باشد. همچنین با افزایش چگالی جریان الکترولایزر و یا بعبارتی افزایش تعداد هیدروژن های تولیدی، پتانسیل الکترولایزر افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

PEM electrolyzer ، Exergy ، Energy Modeling ، الکترولایزر غشا پلیمری ، اگسرژی ، مدلسازی و شبیه سازی انرژی