شبیه سازی ترمودینامیکی سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز

محدودیت منابع تجدید ناپذیر فسیلی و مشکلات زیست محیطی ناشی از بکارگیری آنها، سبب توجه جهانیان به فناوری پیل سوختی شده، که روشی پایدار، ایمن و سازگار با محیط زیست است. پیل سوختی اکسید جامد، به دلیل بازدهی بالا در تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی سوخت های فسیلی به انرژی الکتریکی و انتشار ناچیز آلاینده ها، یکی از این گزینه های اصلی تولید توان در آینده محسوب می گردد. دمای بالای کاری پیل سوختی اکسید جامد امکان استفاده در یک سیکل ترکیبی را فراهم می نماید. در این پایان نامه، ابتدا یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با بهبود دهنده داخلی در ترکیب با یک سیکل میکرو توربین گاز، به عنوان سیستم پایه، در نظر گرفته شده است. این سیستم در کلاس کیلو وات و برای مصارف خانگی به گونه ای در نظر گرفته شده است، که بتواند از گاز شهری به عنوان سوخت استفاده نماید. با مدل سازی الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی پیل سوختی اکسید جامد و مشخص کردن افت های ولتاژ در پیل سوختی، ولتاژ کاری پیل سوختی در شرایط مختلف کاری به دست آمد. تاثیر دما، فشار و نسبت گازهای واکنش دهنده در پیل به عنوان پارامترهای اصلی و اندازه سل وسهم تولید توان در هر بخش از سیکل در شرایط مختلف کاری سیکل به عنوان پارامترهای فرعی مورد بررسی قرار گرفتند. سپس از تحلیل انرژی و اگزرژی، به عنوان ابزاری توانمند در تعیین عملکرد سیستم استفاده شده است. تحلیل انرژی، مزایای ترمودینامیکی استفاده از سیستم ترکیبی و افزایش 32 درصدی بازده سیکل به %83 را نشان می دهد. همچنین از تحلیل اگزرژی سیکل، پالایش دهنده خارجی به عنوان بخشی که بیشترین اتلافات را دارد شناخته شد و بازده قانون دوم ترمودینامیک سیکل %65 محاسبه گردید.