توليد هيدروژن با بازيافت گاز دورريز واحد آمونياك براي تامين خوراك پيل سوختي اكسيد جامد و كاهش گازهاي گلخانه اي

Hydrogen Production from Purge Gas Recovery of Ammonia Plant as a Feed of Solid Oxide Fuel Cell and Reduction of Greenhouse Gas Emissions

گرم شدن هواي زمين و افزايش غلظت گازهاي گلخانه اي در جو زمين يكي از مهم ترين مشكل هايي است كه بشر در سال هاي اخير با آن مواجه است. يكي از راهكارهاي اميدبخش براي كاهش ميزان گازهاي گلخانه اي موجود در جو، جلوگيري از نشر اين گازها توسط مشعل هاست. در اين پژوهش، امكان به كارگيري گاز دورريز واحد توليد آمونياك پتروشيمي در پيل سوختي اكسيد جامد مورد بررسي قرار گرفته است. اين گاز كه داراي درصد بالايي هيدروژن است، پيش از آن كه به پيل فرستاده شود وارد واحد جداسازي آمونياك مي شود. سپس جريان گاز بدون آمونياك به طور مستقيم وارد پيل مي شود. حدود 10 درصد اين جريان گاز از متان تشكيل شده است. بنابراين واكنش هاي اصلاح متان با بخار، انتقال آب–گاز و الكتروشيميايي به طور هم زمان درون پيل انجام مي شوند. نتيجه هاي به دست آمده از مدل سازي نشان مي دهند كه در ابتدا توان الكتريكي نسبت به افزايش جريان الكتريكي يك روند افزايشي دارد، اما پس از جريان الكتريكي A/cm2 1.8، كاهش مي يابد، زيرا در جريان هاي بالاتر تاثير افت پتانسيل ها بيش تر مي شود و روند كاهشي ولتاژ بر افزايش جريان غالب مي شود. با توجه به اين كه گاز كربن مونواكسيددر واكنش الكتروشيميايي شركت مي كند، خروجي پيل سوختي داراي درصد بالايي بخار آب و مقدار كمي كربن دي اكسيد است. همچنين بررسي هاي انجام شده در اين مقاله نشان مي دهد استفاده از پيل سوختي كه در آن متان به طور كامل در واكنش اصلاح شركت مي كند، يك روش مطمئن براي كاهش ميزان آلايندگي متان است.

Increasing concentrations of greenhouse gases in the atmosphere and global warming is one of the most important problems that humanity is facing in recent years. One of the promising strategies for reducing the number of greenhouse gases in the atmosphere is preventing the emission of these gases by gas flaring. In this paper, the possibility of using flare gas of ammonia production unit as a feed of solid oxide fuel cell is investigated. This gas which contains a high percentage of hydrogen should be sent into ammonia separation unit before entering the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). After separation of ammonia from the flue gas, the gas is fed to the SOFC directly. About 10 percent of the gas stream composed of meTEMPthane. So the meTEMPthane steam reforming reaction, water-gas shift reaction and electrochemical reaction simultaneously occur within the cell. The modeling results indicate that at the first, the power generation increases with enhancing the current density, but increasing the current density more TEMPthan 1.8 A/cm2 will decreases the generated power because the decreasing effect of voltage drop on power generation is more severe TEMPthan the increasing effect of higher current densities. Regarding this fact that carbon monoxide participates in electrochemical reactions, the output stream of SOFC contains a high percentage of water vapor and a small amount of carbon dioxide. The investigations in this paper indicate that the use of SOFC in which meTEMPthane is fully converted to hydrogen is a safe way to reduce greenhouse gas emission