تحلیل اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی بهره برداری کامل از حرارت اتلافی با استفاده از سیستم ترکیبی sCO۲ فرابحرانی-سیکل رنکین و تولید هیدروژن

این پژوهش یک پیکربندی یکپارچه و نوین را با هدف بهره برداری کامل و حداکثری از حرارت اتلافی و بهبود راندمان اگزرژی معرفی می کند. در سیستم پیشنهادی که قابلیت تولید همزمان توان الکتریکی و هیدروژن را داراست، از سیکل کربن دی اکسید فرابحرانی (sCO_۲) در دماهای بالا به صورت ترکیب مستقیم با یک سیکل رنکین در دماهای پایین تر استفاده شده است. نوآوری اصلی این سامانه در ساختار پیشرفته مدیریت حرارت داخلی آن نهفته است؛ به گونه ای که فرآیند دفع حرارت در سیکل کربن دی اکسید فرابحرانی با فرآیند تبخیر در سیکل رنکین جایگزین می شود. این رویکرد امکان بازیافت موثر حرارت داخلی سیستم و تبدیل آن به توان اضافی را فراهم می سازد. بخشی از توان خالص تولیدی این سیستم ترمودینامیکی با راندمان بالا، به طور کامل به یک الکترولایزر غشای تبادل پروتون اختصاص داده می شود تا هیدروژن سبز تولید گردد. به منظور ارزیابی جامع عملکرد ترمودینامیکی و پتانسیل اقتصادی سیستم، تحلیل های دقیق اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی انجام شده است. نتایج نشان می دهد که پیکربندی یکپارچه پیشنهادی، ضمن کاهش محسوس تخریب اگزرژی کل سیستم، افزایش قابل توجهی در توان خروجی ایجاد کرده و نرخ تولید هیدروژن را به سطوح بهینه می رساند. در مجموع، این سیستم تولید همزمان به عنوان راهکاری کارآمد و موثر برای تولید انرژی های پاک از منابع حرارتی کم عیار معرفی می شود.

کلیدواژه ها:

سیکل دی اکسید کربن فرابحرانی (sCO_۲) ، الکترولایزر ، تولید هیدروژن ، تحلیل اگزرژی ، بازیابی حرارت اتلافی