توسعه یک روش نوین تولید هیدروژن مایع با بکارگیری هوای فشرده ذخیره شده و انرژی های تجدیدپذیر

استفاده روزافزون از سوخت های فسیلی به منظور تامین انرژی، دنیا را با خطر آلودگی محیط زیست و همچنین اتمام سوخت های فسیلی روبرو کرده است. این تهدیدات دنیا را به سمتی کشانده است که در پی استفاده از سوخت های پاک و تجدیدپذیر به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی و تجدیدناپذیر باشند. در پی تلاش های بشر به منظور یافتن منابع انرژی با ویژگی های مذکور، هیدروژن جایگاه خود را در میان منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر به خوبی پیدا کرده است. اما سبک بودن هیدروژن مشکلاتی را در زمینه حمل و نقل و نگهداری ایجاد می کند که بهترین روش برای حل این مشکلات، چگال ساختن این سوخت به کمک مایع سازی آن است. یکی از مشکلات اساسی صنعت مایع سازی هیدروژن بالا بودن مصرف ویژه انرژی و هزینه بالای ساخت این سیستم ها می باشد. در این رساله یک ساختار یکپارچه تولید هیدروژن مایع با استفاده از بازیابی انرژی هوای مایع، پیل سوختی ، سیکل تولید توان دی اکسیدکربن و پنل های فتوولتائیک توسعه داده شده است. به منظور مایع سازی گاز هیدروژن در مرحله پیش سرمایش از بازیافت انرژی سرمایشی هوای مایع استفاده می شود و در ادامه هیدروژن گازی با استفاده از شش سیکل تبرید تراکمی با مبرد هیدروژن و هلیوم به صورت مایع تبدیل می شود. هوای مایع پس از متراکم سازی و بازیابی تبرید از انرژی اتلافی سیکل تبرید و انرژی اتلافی خروجی پیل سوختی اکسیدجامد جهت گرمایش استفاده نموده و پس از تولید توان در توربین های گازی وارد پیل سوختی اکسیدجامد می شود. جریان گرم خروجی از پیل سوختی به منظور تامین حرارت سیکل تولید توان و پیش گرمایش جریان های ورودی به پیل سوختی استفاده می شود. این ساختار یکپارچه با دریافت kg/h 60.79 گاز طبیعی و MW 5.559 توان از پنل های خورشیدی با شرایط آب و هوایی شهر یزد به میزان kg/h 1028 هیدروژن مایع تولید می کند. به ترتیب میزان مصرف ویژه توان مایع سازی هیدروژن، بازده پیل سوختی اکسیدجامد و بازده سیکل تولید توان دی اکسیدکربن به میزان kWh/kg LH2 5.955، 62.96% و 44.06% می باشد. یکپارچه سازی چرخه سرمازا با هسته فرآیندی در قالب منحنی های مرکب سرد و گرم، انجام می گردد. از آنالیز حساسیت جهت بررسی و شناسائی پارامترهای مهم و تاثیرگذار بر فرآیند یکپارچه ارائه شده استفاده می شود.

کلیدواژه ها:

انتگراسیون حرارتی ، سیکل مایع سازی هیدروژن ، پیل سوختی اکسید جامد ، بازیابی انرژی هوای مایع ، سیکل تولید توان دی اکسیدکربن ، پنل های فتوولتائیک.