طراحی و بهینه سازی تولید هیدروژن با استفاده از الکترولیز آب قلیایی و ذخیره سازی آن به صورت آمونیاک

در این پژوهش، فرایند تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب قلیایی و ذخیره سازی آن به شکل آمونیاک بررسی شده است. برای شبیه سازی این فرایند از نرم افزار اسپن پلاس استفاده گردید و استک الکترولیزر با بهره گیری از بلوک الکترولیزر که در نسخه های جدید این نرم افزار معرفی شده، مدل سازی شد. این مدل بر اساس روابط نیمه تجربی مربوط به ولتاژ سلول، راندمان فارادی و خلوص گازها توسعه یافت و سایر تجهیزات جانبی شامل پمپ ها، مبدل های حرارتی و واحدهای جداسازی نیز با استفاده از بلوک های استاندارد نرم افزار شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه، الکترولیزر قادر است حدود ۴۳ کیلوگرم بر ساعت هیدروژن با خلوص بالا تولید کند. همچنین آنالیز حساسیت بیانگر آن بود که تغییر شدت جریان، راندمان فارادی و راندمان ولتاژ اثر مستقیم بر نرخ تولید هیدروژن و مصرف انرژی دارد و تنظیم مناسب دمای ورودی می تواند موجب بهبود پایداری حرارتی و افزایش بازدهی کل فرآیند گردد. در ادامه، هیدروژن تولیدی همراه با نیتروژن جداشده وارد راکتور سنتز آمونیاک شد و شرایط عملیاتی مطلوب برای بیشینه سازی تولید آمونیاک تعیین گردید. یافته های این پژوهش نشان می دهد که مدل پیشنهادی می تواند به عنوان ابزاری کارآمد در تحلیل فنی-اقتصادی تولید هیدروژن و ذخیره سازی آن در قالب آمونیاک در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

تولید هیدروژن ، شبیه سازی ، بهینه سازی ، اسپن پلاس ، ذخیره سازی به شکل آمونیاک