19963

۱۹۹۶۳

طراحي و ساخت سامانه تامين هيدروژن پيل سوختي به روش الكتروليزر غشائي با بهره گيري از برق توليدي نيروگاه بادي و تحليل فني-اقتصادي سيستم هيبريدي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۷/۲

دكتر عليرضا زاهدي

دكتر علي غفاري نژاد

فناوري هاي نوين

كاهش منابع فسيلي و اثرات زيست‌محيطي آن از جمله دلايل اصلي است كه باعث ضرورت استفاده از انرژي‌‌هاي تجديدپذير مي‌شود. ليكن به دليل عدم توليد مداوم برق در نيروگاه‌‌هاي تجديدپذير و وابستگي شديد آن‌‌ها به ساعات مختلف شبانه‌روز و فصول گوناگون سال، استفاده از سامانه‌‌هاي هيبريدي تعاملي به منظور افزايش فاكتور ظرفيت نيروگاه و هم‌چنين پايداري شبكه، ضروري به نظر مي‌رسد. در اين سامانه‌‌ها از يك يا چند قابليت يك نيروگاه توليد برق براي نيروگاه ديگر استفاده مي‌شود. نيروگاه‌‌هاي تجديدپذير مي‌توانند با مواردي از سامانه‌‌هاي توليد برق تكميل شوند كه با اهداف فوق‌الذكر در هر زماني داراي قابليت توليد برق باشند. بر اين اساس از ميان سامانه هاي هيبريدي ريزشبكه مي‌توان به سامانه هيبريدي بادي-الكتروليزكننده-پيل سوختي اشاره نمود. در اين تحقيق در ابتدا ساخت دستگاه الكتروليزكننده به روش نوين غشائي براي توليد سوخت هيدروژن مورد نياز پيل‌سوختي در دستور كار قرار گرفت. سپس سامانه هيبريد بادي-پيل سوختي شامل توربين باد، الكتروليزكننده و پيل سوختي غشاء پليمري تكميل ‌گرديد. قسمتي از برق توليدي توربين باد صرف توليد هيدروژن به كمك الكتروليزكننده مي‌شد. سپس انرژي باد مورد نياز با بهره‌گيري از سامانه تونل باد تأمين شد. بيشترين ميزان هيدروژن توليدي توسط اين توربين بادي با ظرفيت توليد 100 وات توسط تونل باد موجود به منظورتامين برق الكتروليزكننده 12 واتي در هر دقيقه به طور متوسط 95 ميلي‌ليتر بود. از طرفي توان پيل سوختي با 55شدت هيدروژن ورودي معادل ميلي‌متر بر دقيقه برابر 35/0 وات براي هر سل و در مجموع 5 سل آن 41/1 وات انرژي توليد مي‌كرد. هم‌چنين به منظور دست‌يابي به الكتروليت مناسب براي الكتروليز كننده از روش طراحي آزمايش كامپوزيت مركزي براي سه الكتروليت اسيدي، بازي و نمكي به كمك پارامترهاي تغيير ولتاژ اعمالي، غلظت الكتروليت و دماي عملكرد استفاده شد. بهترين شرايط توليد هيدروژن براي الكتروليت اسيد سولفوريك در مولاريته 5/0 و ولتاژ 5 ولت و دماي 25 درجه سانتي‌گراد به دست آمد.

1397/09/07

Designing and constructing a fuel cell hydrogen fuel cell system using a pulsed electrolytic generator using electric power generation and technical analysis of hybrid systems

9/23/2020 12:00:00 AM

Reducing fossil resources and its environmental impacts is one of the main reasons for the need to use renewable energies. However, due to the lack of continuous production of electricity in renewable power plants and their strong dependence on different hours of the day and in different seasons, interactive hybrid systems are needed to increase the capacity factor of the power plant as well as network sustainability. In these systems, one or more of the capabilities of a power plant is used for another power plant. Renewable power plants can be completed with power generation systems that are capable of generating electricity at any time with the above objectives. Based on this, a hybrid fuel cell-electrolytic fuel cell system can be identified from hybrid grid systems. In this study, the first generation of a new membrane electrolytic device was developed to produce hydrogen fuel oil. Then a fuel cell hybrid system, including wind turbine, electrolyzant and polymer fuel membrane fuel cell, was completed. Part of wind turbine electricity was used to generate hydrogen by electrolyzing. The required wind power was then utilized using a wind tunnel system. The highest amount of hydrogen produced by this wind turbine with a production capacity of 100 watts was achieved by an average of 95 ml for an average of 12 watt electrolyzers per minute. On the other hand, the power of a fuel cell with 55 incoming hydrogens at a rate of 1 mm/min was equal to 0.35 watts per cell and a total of 5 tubes 1.41 watts of energy. In order to achieve suitable electrolytic electrolyte, the design of the composite test design was used for three acidic, saline and electrolytic electrolytes using the parameters of the applied voltage change, electrolyte concentration and performance temperature. The best hydrogen production conditions for sulfuric acid electrolytes were obtained at 0.5 molarity and 5 volts at 25°C. After connecting the components of the hybrid system, using the wind tunnel, three different wind power intensities were applied to the system and favorable results from the workflow were obtained.