15250

مطالعه فناوري‌هاي نوين جذبي براي جداسازي و ذخيره‌سازي هيدروژن

1403

جناب آقاي دكتر قائمي

هيدروژن به‌عنوان حامل انرژي ثانويه، نقشي محوري در گذار به سامانه‌هاي انرژي كم‌كربن ايفا مي‌كند و خلوص بالاي آن پيش‌شرط حياتي براي كاربردهايي همچون پيل‌هاي سوختي، صنايع شيميايي و فولاد است. با اين حال، توليد هيدروژن همواره همراه با ناخالصي‌هايي مانند كربن مونوكسيد،كربن دي اكسيد ، متان و آب است كه حذف آن‌ها نيازمند فناوري‌هاي جداسازي پيشرفته مي‌باشد. در اين پژوهش، دو فناوري كليدي جذب نوساني فشار و جذب نوساني دما به‌عنوان مؤثرترين روش‌هاي صنعتي خالص‌سازي هيدروژن مورد بررسي و تحليل جامع قرار گرفتند. ابتدا اصول مكانيزمي جذب فيزيكي و شيميايي، مدل‌هاي رياضي ايزوترم‌ها، و اثرات دما و فشار بر ظرفيت و سينتيك جداسازي تشريح شدند. سپس جاذب‌هاي متداول مانند زئوليت‌ها و كربن فعال با مواد پيشرفته‌اي همچون چارچوب‌هاي فلزي- آلي، اكسيدهاي دولايه‌اي و آلياژهاي هيدريد فلزي از منظر ظرفيت، گزينش‌پذيري، پايداري چرخه‌اي و هزينه مقايسه شدند. در ادامه، طراحي و مدل‌سازي چرخه‌هاي جذب نوساني دما و جذب نوساني فشار شامل پيكربندي بستر ثابت، چرخه‌هاي چندمرحله‌اي، و تركيب با فرايندهاي جانبي مانند واكنش جابه جايي گاز- آب بررسي شد. همچنين بهينه‌سازي عملكرد با استفاده از روش‌هاي آماري و ابزارهاي نوين هوش مصنوعي (شبكه عصبي مصنوعي و الگوريتم‌هاي فراابتكاري) مورد ارزيابي قرار گرفت. مطالعات موردي از صنايع مختلف نشان داد كه جذب نوساني فشار به‌عنوان فناوري غالب در مقياس صنعتي تثبيت شده، در حالي كه جذب نوساني دما و نسخه‌هاي هيبريدي آن نقش مكمل و آينده‌دار دارند. در نهايت، بر اساس مرور جامع، پيشنهادهايي براي پژوهش‌هاي آينده شامل مديريت حرارتي يكپارچه در زنجيره استفاده از فرآيند اصلاح بخار متان براي توليد هيدروژن، و سپس پالايش و خالص‌سازي آن با روش جذب فشاري متناوب، مقياس‌پذيري جذب فشاري متناوب با خلاء، توسعه مواد جاذب نوين، طراحي سيستم‌هاي هيبريدي و بهره‌برداري داده‌محور ارائه شد.

10/6/2025 12:00:00 AM

88017

1404/08/05