مطالعه پارامتری سیکل های ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای با توربین گازی

نوع مقاله: پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک

2 استادیار، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک

چکیده

در این مقاله سیکل­های ترکیبی یک مرحله­ای و دومرحله­ای پیل سوختی اکسید جامد لوله­ای (SOFC) و توربین گازی از نظر انرژی و اگزرژی مورد بررسی قرار می­گیرند. رفتار پیل سوختی اکسید جامد لوله­ای مدل­سازی شده در این تحقیق، با نتایج تجربی شرکت زیمنس- وستینگهاوس مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج شبیه­سازی سیکل­های ترکیبی مورد بررسی نشان می­دهد که سیکل ترکیبی دو مرحله­ای پیل سوختی اکسید جامد وتوربین گازی علاوه بر تولید توان بیشتر نسبت به سیکل ترکیبی یک مرحله­ای SOFC-GT دارای راندمانی به میزان 3 درصدبیشتر است. با توجه به تحلیل پارامتری، بیشترین مقدار بازده قانون اول سیکل ترکیبی دو مرحله­ای SOFC-GT وقتی رخ می­دهد که دمای عملکردی مجموعه­های اول و دوم پیل سوختی به ترتیب برابر 1180 و 1250 درجه سلسیوس باشد ولی بیشترین توان تولیدی در دماهای بالاتر مجموعه دوم پیل سوختی اتفاق می‌افتد. در چگالی جریان­های ثابت، افزایش ضریب مصرف سوخت پیل سوختی موجب کاهش افت­های ولتاژی پیل سوختی شده و این امر موجب کاهش اتلافات اگزرژی مربوط به سیکل­های­ ترکیبی خواهد شد. همچنین در دمای عملکردی ثابت مجموعه پیل سوختی در سیکل یک مرحله­ای SOFC-GT ، بازده ترمودینامیکی با افزایش ضریب مصرف سوخت پیل سوختی افزایش می‌یابد با وجود اینکه توان خروجی و تخریب اگزرژی در سیکل ترکیبی کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها