تحليل انرژي و اگسرژي سامانه تركيبي توليد بيوهيدروژن و توان الكتريكي با استفاده از بيوگاز

در اين مقاله، انرژي و اگسرژي يك سامانه جديد توليد بيوهيدروژن، گرما و توان الكتريكي از سوخت تجديدپذير بيوگاز كه توليد آن وابسته به ضايعات كشاورزي است مورد تجزيه تحليل قرار گرفت. فرآيند توليد بيوهيدروژن از طريق رفورمينگ بخار آب- بيوگاز و رفورمينگ دي اكسيد كربن- بيوگاز با نرم‌افزار EES كدنويسي گرديد. در اين تحقيق، گرماي ناشي از سوختن بيوگاز، انرژي لازم براي واكنش رفورمينگ بيوگاز را تأمين مي‌نمايد كه اين مهم باعث مي شود تا بازده حرارتي و اگسرژي سامانه به ترتيب به بالاي 74% و 58.34% برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الكتريكي بين 5 تا 40 مگاوات، ميزان توليد بيوهيدروژن در بازه kg/s 0.11 تا 0.83 به دست آمد. بررسي ميزان نرخ تخريب اگسرژي در اجزاي سامانه مشخص كرد كه محفظه سوخت بيشترين تخريب اگسرژي را با مقدار تقريبي 51% دارد. يك تحليل عاملي دقيق براي مقدار بهينه توليد بيوهيدروژن نيز انجام شد تا عامل هاي كليدي و مهم سامانه ارزيابي شوند. نتايج نشان داد كه نقطه بهينه توليد بيوهيدروژن در شرايطي كه نسبت مولي دي اكسيدكربن به متان در ورودي رفورمينگ بين 0.5 تا 0.66، نسبت مولي مخلوط بخار آب به متان بين 2 تا 3.6 و دماي واكنش رفورمينگ نيز بين 965 تا 1036 كلوين قرار دارند به دست مي‌آيد. از سوي ديگر در دماي واكنش بالاتر از 965 كلوين، مقدار تبديل گاز متان به 97% و دي اكسيد كربن به 86% ميرسد كه نشان گر كاهش بيشتر گازهاي گلخانه‌‌اي است. اين پژوهش روش جديدي جهت تحليل عاملي سامانه ترموديناميكي توليد بيوهيدروژن، فقط با استفاده از انرژي بيوگاز، ارائه داده است.