10582

10582

مدلسازي راكتورهاي غشايي بستر ثابت جهت توليد هيدروژن مناسب پيل سوختي

كارشناسي ارشد

شيمي– فرآيندهاي جداسازي

مهرماه 1391

مهرماه 1391

دكتر سوسن روشن ضمير

پيل هاي سوختي غشاي تبادل پروتون، دستگاه هاي الكتروشيميايي هستند كه به طور مستقيم از هيدروژن واكسيژن همراه با احتراق سرد و طي يك فرآيند پاك و بدون آلودگي الكتريسيته توليد مي كنند. براي تجاري سازي كامل به تأمين پايدار هيدروژن با خلوص بالا نياز است. در حالت خاص استفاده از راكتورهاي غشايي بر اساس غشاي متراكم پالاديوم-نقره، امكان توليد هيدروژن خالص را فراهم مي كند. مدل هاي مختلفي توسط محققين مختلف براي مدلسازي راكتور غشايي بستر ثابت توليد هيدروژن ارائه شده است. همه ي مدل ها با Matlab ، Fortran يا برنامه هاي كامپيوتري ديگر كه به راحتي توسط مهندسين در صنعت در دسترس نيستند، حل شده اند. شبيه سازهاي فرآيندي مختلف مانند Aspen plus يا Hysys به طور گسترده براي شبيه سازي فرآيندهاي صنعتي استفاده مي شوند. در اين تحقيق پس از ارائه مدل راكتور غشايي بستر ثابت و فرضيات ومعادلات استفاده شده در مدلسازي، مدل راكتور غشايي بستر ثابت نهايي ايجادشده با استفاده از كدهاي Fortran كامپايل شده در Aspen plus حل شده است. براي بيان رفتار گازها، از معادله حالت بهينه (معادله حالت SRK) به منظور حداقل كردن ميزان خطا استفاده شده است. نتايج حاصل از اين مدلسازي تطابق خوبي با داده هاي آزمايشگاهي موجود در منابع دارد. درصد خطاي نسبي مدل بين 13/85 و 27/54 مي باشد. در ادامه به بررسي اثر پارامترهاي عملياتي مختلف بر عملكرد راكتور غشايي بستر ثابت مورد نظر در مدلسازي پرداخته مي شود. اين بررسي شامل اثر دما و فشار واكنش، نسبت بخار آب به متان، ضريب جاروبي و ظرفيت نفوذ غشايي بر ميزان تبديل و بازيابي هيدروژن مي باشد. در نهايت بعد از بررسي اثر پارامترهاي ذكر شده، اين نتيجه حاصل شد كه در محدوده مورد بررسي از نظر پارامترهاي عملياتي، بيشترين ميزان تبديل و بازيابي هيدروژن در ضريب جاروبي 1/6 و ظرفيت نفوذ غشايي 91/06 به دست مي آيد. واژه هاي كليدي: هيدروژن، ريفرمينگ، راكتور غشايي، پيل سوختي