تحليل ترموديناميكي چرخه تركيبي توليد همزمان توان - برودت با استفاده از پيل سوختي اكسيد جامد

A new electrical power and cooling cogeneration cycle based on a solid oxide fuel cell

در اين مقاله امكان استفاده از چرخه تركيبي جديدي براي توليد همزمان توان الكتريكي و سرمايش مورد بررسي قرار مي گيرد. چرخه پيشنهادي، تركيبي از سيستم پيل سوختي اكسيد جامد - توربين گازي به عنوان چرخه مولد توان و چرخه تبريد جذبي گكس به عنوان چرخه توليد برودت است. مدل سازي اين چرخه از طريق حل همزمان معادلات بقاي جرم و انرژي اجزاي چرخه و محاسبه ولتاژ و توان الكتريكي توليدي پيل سوختي در محيط نرم افزار اي اي اس صورت مي گيرد. نتايج به دست آمده از تحليل ترموديناميكي اين چرخه بيانگر آن است كه بازده انرژي چرخه تركيبي پيشنهادي ۳۷/۲۶% بيشتر از چرخه پيل سوختي - توربين گازي در شرايط مشابه است. هم چنين افزايش چگالي جريان موجب افزايش همزمان توان الكتريكي خالص و برودت توليدي و نيز دبي سوخت ورودي مي گردد، به طوري كه بازده انرژي افزايش مي يابد. در حالي كه افزايش دماي عملكردي پيل سوختي باعث مي شود كه بازده انرژي ابتدا كاهش و سپس افزايش يابد.

A new solid oxide fuel cell based electrical power and cooling cogeneration cycle is proposed and analyzed. The proposed system is the combination of a solid oxide fuel cell (SOFC)-gas turbine for electrical power production and a generator-absorber-heat exchange (GAX) absorption refrigeration cycle for producing cooling. The system is modeled by means of solving mass and energy balance equations for each system component and electrochemical equations for the SOFC، using the engineering equations solver (EES) software. The obtained results show that the thermal efficiency of the combined system is 78.72% higher than that of the stand-alone SOFC-gas turbine system. It is also concluded that an increase in the current density leads to an increase in the net electrical output power، produced cooling and inlet fuel flow rate so that the thermal efficiency increases. However، an increase in the fuel cell operating temperature causes the thermal efficiency first to decrease and then increase.