آنالیز انرژی و اگسرژی سیستم ترکیبی تولید بیوهیدروژن و توان الکتریکی با استفاده از بیوگاز

در این مقاله، انرژی و اگسرژی یک سیستم 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 نرم افزارEES کدنویسی گردید. در این تحقیق، گرمای ناشی از سوختن بیوگاز، انرژی لازم برای واکنش رفورمینگ بیوگاز را تامین می نماید که این مهم باعث می شود تا بازده حرارتی و اگسرژی سیستم به ترتیب به بالای ۷۴% و %۳۴/۵۸ برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الکتریکی بین ۵ تا ۴۰ مگاوات، میزان تولید بیوهیدروژن در بازه kg/s ۱۱/۰ تا ۸۳/۰بدست آمد. بررسی میزان نرخ تخریب اگسرژی در اجزای سیستم مشخص کرد که محفظه سوخت بیشترین تخریب اگسرژی را با مقدار تقریبی ۵۱% دارد. یک تحلیل پارامتری دقیق برای مقدار بهینه تولید بیوهیدروژن نیز انجام شد تا پارامترهای کلیدی و مهم سیستم ارزیابی شوند. نتایج نشان داد که نقطه بهینه تولید بیوهیدروژن در شرایطی که نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در ورودی رفورمینگ بین ۵/۰ تا ۶۶/۰، نسبت مولی مخلوط بخار آب به متان بین ۲ تا ۶/۳ و دمای واکنش رفورمینگ نیز بین ۹۶۵ تا ۱۰۳۶ کلوین قرار دارند بدست می آید. از سوی دیگر در دمای واکنش بالاتر از ۹۶۵ کلوین، مقدار تبدیل گاز متان به ۹۷% و دی اکسید کربن به ۸۶% می رسد که نشانگر کاهش بیشترگازهای گلخانه ای است. این مقاله روش جدیدی جهت تحلیل پارامتری سیستم ترمودینامیکی تولید بیوهیدروژن، فقط با استفاده از انرژی بیوگاز، ارائه داده است.

کلیدواژه ها:

بیوگاز ، رفورمینگ ، آنالیز ترمودینامیکی ، اگسرژی ، توان الکتریکی