• شماره ركورد
    33951
  • پديد آورنده

    سيدسينا حسيني راد

  • عنوان
    ارزيابي ترموديناميكي و بهينه‌سازي چند هدفه‌ي يك سيستم دوستدار محيط با قابليت ذخيره‌سازي هيدروژن و مبتني بر انرژي خورشيدي به‌عنوان محرك اوليه
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/30
  • استاد راهنما
    دكتر مهدي مقيمي
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    در پاسخ به چالش‌هاي ناشي از ماهيت متناوب انرژي‌هاي تجديدپذير و با هدف افزايش پايداري سيستم‌هاي انرژي، اين پژوهش به ارزيابي ترموديناميكي و بهينه‌سازي چندهدفه يك سيستم نوين چندنسلي مبتني بر انرژي خورشيدي مي‌پردازد. اين سيستم يكپارچه، كه براي توليد همزمان برق، هيدروژن سبز و آب شيرين طراحي شده، از يك ميدان هليواستات به عنوان محرك اوليه، يك واحد ذخيره‌ساز انرژي هواي مايع و سلول سوختي غشاء تبادل پروتون براي تأمين پايدار انرژي و يك زيرسيستم دوگانه توليد هيدروژن متشكل از چرخه ترموشيميايي واناديوم-كلرايد و الكتروليزكننده غشاء تبادل پروتون تشكيل شده است. عملكرد سيستم با استفاده از تحليل‌هاي جامع انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست‌محيطي و با مطالعه موردي شهر بندرعباس ارزيابي شد. نتايج تحليل پايه نشان داد كه دوره بازگشت سرمايه سيستم 7/25 سال است و هزينه تراز شده برق، هيدروژن و آب شيرين به ترتيب برابر با 5/15 سنت بر كيلووات‌ساعت، 3/88 دلار بر كيلوگرم و 7/53 سنت بر متر مكعب مي‌باشد. بيشترين تخريب اگزرژي با سهم 33/52 درصد مربوط به برج خورشيدي است. فرآيند بهينه‌سازي با استفاده از يك چارچوب تركيبي مبتني بر شبكه عصبي مصنوعي و الگوريتم ژنتيك NSGA-II در سه سناريوي مجزا اجرا گرديد كه در بهترين حالت، سيستم قادر به توليد روزانه 3/69 تن هيدروژن با هزينه 2/25 دلار بر كيلوگرم و توليد 322/30 مگاوات‌ساعت برق با هزينه 5 سنت بر كيلووات‌ساعت است. علاوه بر اين، سيستم پيشنهادي پتانسيل كاهش انتشار دي‌اكسيد كربن به ميزان تقريبي 2/11 تن در ساعت را داراست كه بيانگر مزاياي قابل توجه زيست‌محيطي آن مي‌باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/08/11
  • عنوان به انگليسي
    Thermodynamic eva‎luation an‎d Multi-Objective Optimization of an Integrated Solar-Driven System for Environmentally Benign Hydrogen Storage
  • تاريخ بهره برداري
    10/22/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سيدسينا حسيني راد

  • چكيده به لاتين
    In response to the challenges arising from the intermittent nature of renewable energies an‎d with the objective of enhancing the sustainability of energy systems, this research addresses the thermodynamic eva‎luation an‎d multi-objective optimization of a novel solar-driven polygeneration system. This integrated system, designed for the simultaneous production of electricity, green hydrogen, an‎d fresh water, is composed of a heliostat field as the primary driver, a Liquid Air Energy Storage (LAES) unit an‎d a Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell for sustainable energy supply, an‎d a dual hydrogen production subsystem comprising a Vanadium-Chloride (V-Cl) thermochemical cycle an‎d a PEM electrolyzer. The systemʹs performance was eva‎luated using comprehensive energy, exergy, economic, an‎d environmental analyses, with a case study of the city of Ban‎dar Abbas. The baseline analysis results indicated that the systemʹs payback period is 7.25 years, an‎d the levelized costs of electricity, hydrogen, an‎d fresh water are 5.15 cents/kWh, $3.88/kg, an‎d 7.53 cents/m³, respectively. The highest exergy destruction, with a share of 33.52%, is attributed to the solar tower. The optimization process was conducted using a hybrid framework based on an Artificial Neural Network (ANN) an‎d the NSGA-II genetic algorithm across three distinct scenarios. In the optimal case, the system is capable of producing 3.69 tons/day of hydrogen at a cost of $2.25/kg an‎d generating 322.30 MWh of electricity at a cost of 5 cents/kWh. Furthermore, the proposed system has the potential to reduce carbon dioxide emissions by approximately 2.11 tons per hour, which indicates its significant environmental benefits.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ارزيابي ترموديناميكي , ذخيره‌ساز انرژي هواي مايع , هيدروژن سبز , بهينه‌سازي چندهدفه , شبكه عصبي مصنوعي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Thermodynamic eva‎luation , Liquid air energy storage , Green hydrogen , Multi-objective optimization , Artificial neural network
  • Author
    Seyed Sina Hosseini Rad
  • SuperVisor
    Dr. Mehdi Moghimi