توليد هيدروژن با استفاده از بازياب گرماي اتلافي از سيستم توليد توان و بدون آلايندگي ماتيانت توسط الكترولايزر غشاء پروتوني

Hydrogen production using waste heat recovery of MATIANT non-emission system via PEM electrolysis

در اين تحقيق تركيب چرخه‌ي ماتيانت وچرخه‌ي رانكين آلي با مبدل غشاء پروتوني براي توليد همزمان توان و هيدروژن از ديدگاه انرژي و اگزرژي مورد مطالعه قرار گرفته است. از حرارت اتلافي در چرخه‌ي ماتيانت به عنوان گرماي مورد نياز براي راه‌اندازي چرخه‌ي رانكين آلي استفاده شده است. اثر پارامترهاي طراحي مانند دماي اواپراتور، حداقل اختلاف دمايي در مبدل گرمايي، درجه‌ي فوق گرم بودن بخار ورودي توربين چرخه‌ي رانكين آلي و راندمان آيزنتروپيك توربين چرخه‌ي رانكين آلي بر مقدار هيدروژن توليدي، توان توليدي توسط چرخه‌ي رانكين آلي و راندمان اگزرژي سيستم تركيبي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند با افزايش مقدار حداقل اختلاف دمايي، توان توليدي چرخه رانكين آلي و نهايتا هيدروژن توليدي توسط الكترولايزر و همچنين راندمان اگزرژي سيستم تركيبي كاهش مي يابند. همچنين افزايش دماي اواپراتور باعث بهينه شدن توان توليدي چرخه رانكين آلي، هيدروژن توليدي توسط الكترولايزر و همچنين راندمان اگزرژي سيستم تركيبي مي شود . با افزايش درجه‌ي فوق گرم بودن بخار ورودي توربين ، توان توليدي چرخه رانكين آلي و در نهايت هيدروژن توليدي توسط الكترولايزر و همچنين راندمان اگزرژي سيستم تركيبي كاهش مي يابد. همچنين مطابق با انتظار، با افزايش راندمان توربين، توان توليدي چرخه رانكين آلي و نهايتا هيدروژن توليدي توسط الكترولايزر و همچنين راندمان اگزرژي سيستم تركيبي افزايش مي يابد.

In the current study, with the aim of power and hydrogen production, combination of Matiant cycle with an ORC unit and PEM electrolysis has been analyzed from the viewpoints of energy and exergy. Waste heat of the Matiant cycle is used to run the ORC. Effect of some designing variables, i.e. evaporator temperature, minimum temperature difference in heat exchanger, degree of superheating in ORC turbine inlet and isentropic efficiency of ORC turbine on the rate of produced hydrogen, ORC produced power and exergy efficiency of the combined system has been investigated. It is observed that, increasing the minimum temperature difference leads to decrease in the rate of produced hydrogen, ORC produced power and consequently exergy efficiency of the combined system. Also, change in the evaporator temperature optimizes the rate of produced hydrogen, ORC produced power and therefore the exergy efficiency of the combined system. Also, results showed that increasing the degree of superheating in the ORC turbine inlet decreases the rate of produced hydrogen, ORC produced power and the exergy efficiency of the combined system. As expected, increasing the isentropic efficiency of ORC turbine leads to an increase in rate of produced hydrogen, ORC produced power and therefore the exergy efficiency of the combined system.