آنالیز چندمعیاره و بهینهسازی سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد–سیکل برایتون فوقبحرانی CO₂ و رانکین آلی بر پایه تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی، زیستمحیطی، الگوریتم گرگ خاکستری وSWOT: مطالعه پارامتریک | ||
| مهندسی مکانیک مدرس | ||
| Volume 26, Issue 2, November 1404, Pages 91-105 PDF (1.47 M) | ||
| Document Type: مقاله پژوهشی | ||
| DOI: 10.48311/mme.2025.117243.82874 | ||
| Author | ||
| بهراد علی زاده خارکشی* | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران | ||
| Abstract | ||
| در این پژوهش، عملکرد انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی یک پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) متصل به دو سیکل پیشنهادی بازیابی حرارت شامل سیکل برایتون فوقبحرانی دیاکسیدکربن (sCO₂) و سیکل ارگانیک رانکین (ORC) بررسی شد. مدل جامع پیل سوختی شامل معادلات الکتروشیمیایی، افتهای فعال، اهمی و غلظتی توسعهیافته و با دادههای تجربی مرجع اعتبارسنجی گردید. سپس تحلیل انرژی و اگزرژی کل سیستم انجام گردید تا سیکل بهتر با در نظر گرفتن عملکرد و تحلیل SWOT انتخاب گردد. سپس سیکل برایتون فوقبحرانی دیاکسیدکربن مورد بهینهسازی چندهدفه با الگوریتم گرگ خاکستری (GWO) برای بیشینهسازی توان و کمینهسازی تلفات اگزرژی صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش چگالی جریان از 0.4 تا 1 آمپر بر سانتیمتر مربع، ولتاژ سلول از 0.88 به 0.63 ولت کاهش و گرمای بازیافتی از 12 به 25 کیلووات افزایش مییابد. در نقطه بهینه بهدستآمده از GWO، چگالی جریان 0.875 آمپر برسانتیمتر مربع، توان خالص سیستم 501 کیلووات، بازده انرژی 74/53٪ و نرخ تخریب اگزرژی کل حدود 23/377 کیلووات محاسبه شد. مقایسه دو ترکیب نشان داد که سیستم SOFC–sCO₂ حدود 24٪ بازده انرژی بالاتری نسبت به پیل سوختی اکسید جامد دارد. همچنین، ترکیب بازیاب حرارت با سیستم SOFC–sCO₂ موجب کاهش 21/39٪ در انتشار CO₂ معادل نسبت به SOFC مستقل شدند. | ||
| Keywords | ||
| پیل سوختی اکسید جامد; سیکل برایتون فوقبحرانی دیاکسیدکربن; سیکل ارگانیک رانکین; تحلیل انرژی و اگزرژی; بهینهسازی چندهدفه | ||
| References | ||
|
| ||
|
Statistics Article View: 103 PDF Download: 131 |
||
| Number of Journals | 45 |
| Number of Issues | 2,196 |
| Number of Articles | 24,877 |
| Article View | 28,774,438 |
| PDF Download | 18,603,690 |