محسن منصوری

در این تحقیق ابتدا مدل‌سازی پیل سوختی که حالت بهینه عملکرد پیل سوختی اکسید جامد را تنها با داشتن توان مورد نیاز بدست می‌آورد، انجام گرفته است. در ادامه، سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد با سیکل رانکین به همراه یک بویلر و توربین بخار، کمپرسور هوا، کمپرسور سوخت، محفظه احتراق، اژکتور و مبدل‌های حرارتی مورد نیاز به منظور پیش گرم کردن هوا و سوخت ترکیب می‌شود و می‌تواند تولید همزمان توان و گرما را بهمراه داشته باشد. گرمایش مورد‌نیاز سیکل ناشی از گازهای خروجی پیل سوختی اکسید جامد است. گازهای خروجی پس از عبور از محفظه احتراق به منظور تکمیل نمودن فرآیند احتراق و عبور از بویلر تولید کننده بخار، دوباره به سمت پیل سوختی آمده و هوا و سوخت ورودی به پیل را پیش گرم می‌کند و در نهایت با دمایی پایین از سیکل خارج می‌شود. در این پایان‌نامه برای شبیه سازی از نرم افزار آسپن (Aspen) و برای مدل‌سازی از نرم افزارهای متلب (Matlab) و ایی ایی اس (EES) استفاده می-گردد. مد‌ل‌سازی این سیکل بصورت فشرده (Lumped) انجام گرفته و با بررسی پارامترهای مختلف بر روی سیستم، از جمله: کارایی سوخت، نسبت هوا به سوخت، دمای ورود، فشار و دمای عملیاتی، ولتاژ پیل سوختی و... ، و تأثیر این پارامترها بر راندمان و عملکرد سیکل، یک سیستم که از نظر اقتصادی بهینه و آلودگی‌های زیست محیطی آن پایین باشد طراحی می‌گردد. همچنین به منظور کاهش آلودگی‌های زیست محیطی و بازیابی پساب‌های صنعتی، سوختی که در این سیستم مورد بررسی قرار می‌گیرد، سوخت زیستی ناشی از پساب‌های صنعتی می‌باشد. با بررسی این سیستم، با ورود مقدار kmol/h125/0 از سوخت زیستی حاصل شده از پساب‌های صنعتی، مقدار توان تولیدی در پیل سوختی، توربین گازی و سیکل رانکین به ترتیب برابر با 1/3 کیلو‌وات، 625/0 کیلو‌وات و 41/0 کیلو‌وات می‌باشد. همچنین گرمای استحصال شده جهت استفاده در مصارف آب گرم و گرمایش در ساختمان برابر 272/0 کیلووات می‌باشد. پیل سوختی مدل شده در اینجا با ورود سوخت زیستی، دارای راندمان الکتریکی 6/37 درصد است. با هیبرید کردن پیل سوختی، توربین گازی و سیکل رانکین، به سیستمی با راندمان الکتریکی 1/50 درصد و با راندمان کلی 5/53 درصد دست یافته شد.