• شماره ركورد
    27829
  • پديد آورنده

    عليرضا ديوان

  • عنوان
    طراحي مفهومي سامانه تركيبي گاز طبيعي/پيل سوختي كربنات مذاب باهدف تأمين آب شرب، برق، آب گرم مصرفي، گرمايش و سرمايش ساختماني در بندر دير و بررسي فني، اگزرژي، اقتصادي و زيست¬محيطي آن
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    سيستم هاي انرژي
  • سال تحصيل
    1397
  • تاريخ دفاع
    1401/02/08
  • استاد راهنما
    دكتر عليرضا زاهدي
  • دانشكده
    فناوري هاي نوين
  • چكيده
    هيدروژن را مي¬توان با استفاده از انواع مسيرهاي فرآيندي مختلف نظير گازي¬سازي زغال¬سنگ، اصلاح گاز طبيعي و الكتروليزبه دست آورد و مانند ديگر سوخت¬هاي گازي شامل گاز سنتز، متان/بيومتان و سوخ‌هاي مايع شامل ديزل/بيوديزل و مازت در سامانه پيل سوختي (كه مصارف زيادي در جهت توليد انرژي دارد) استفاده كرد. سامانه پيل سوختي شامل چندين نوع غشاء پليمري، اسيد سولفوريك، اكسيد جامد، متانولي، قليايي و كربنات مذاب است كه عمدتاً به¬صورت تركيبي با سامانه¬هاي ديگر انرژي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين رساله، ابتدا به انواع روش¬هاي توليد هيدروژن اشاره شده و انواع پيل¬هاي سوختي از نظر عملكرد فني و قيمت تمام¬شده بررسي مي‌شود. سپس، تحقيقات عملي صورت¬گرفته بر روي طراحي و ساخت انواع سامانه¬هاي تركيبي متصل به پيل سوختي اعم از بادي، خورشيدي، زمين‌گرمايي، برق‌آبي، احتراقي و هسته‌اي، در دو قسمت مجزا شرح داده مي‌شود. در انتها، به پژوهش¬هاي صورت¬گرفته در خصوص مدل¬سازي و شبيه¬سازي سامانه¬هاي تركيبي به كمك نرم افزارها و كدنويسي اشاره خواهد شد. در اين پژوهش سعي بر اين شد تا با استفاده از سامانه تركيبي متصل به سامانه پيل سوختي كربنات مذاب، نياز رفاهي يك خانواده را در بندر دير كه با مشكلات گرمايشي، سرمايشي، آب شرب، آب گرم و برق مواجه هستند، رفع شود. نتايج نشان مي¬دهد كه با استفاده از يك آب شيرين¬كن و پيل سوختي كربنات مذاب مي¬توان نياز اين خانواده را رفع كرد. پيل سوختي كربنات مذاب با قابليت توليد هم¬زمان برق و حرارت مي¬تواند با توليد 20 كيلو وات انرژي نياز رفاهي اين خانواده را رفع كند. هميچنين، اين پيل قابليت توليد 2 كيلو وات برق را براي تأمين برق خانه در ساعات مختلف روز دارد. همچنين، سامانه تركيبي مي¬تواند بار سرمايشي و گرمايشي خانه را در فصل زمستان و تابستان (كه به ترتيب برابر با 75/17 و 24/12 كيلو وات است) تأمين كند. سپس، با استفاده از حرارت توليدشده توسط پيل سوختي كربنات مذاب مي-توان نياز به آب گرم مصرفي (برابر با 53 ليتر در ساعت) و آب شيرين (برابر 30 ليتر براي كل خانواده) را در هر ساعت از روز تأمين نمود. براي انجام اين پروژه، تحليل¬هاي انرژي و اگزرژي انجام شد. به¬علاوه، براي تعيين مقدار بهينه هر يك از عامل هاي تأثيرگذار براي توليد توان و حرارت از روش الگوريتم چند هدفه ازدحام ذرات استفاده شد. براي تأمين نياز انرژي اين خانواده در كل سال تا حداكثر مبلغ 1300 دلار سرمايه‌گذاري لازم است كه اين مقدار مي‌تواند با كمك ارزيابي هاي اقتصادي قابل رقابتي تر با سامانه هاي توليد انرژي باشد. اين سامانه از لحاظ زيست ‌محيطي مناسب است زيرا با كمترين مقدار توليد كربن دي‌اكسيد يعني 4درصد همراه است، از لحاظ زيست‌محيطي پاك است و كمترين مقدار آلودگي را به همراه دارد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/10/02
  • عنوان به انگليسي
    Conceptual design of combined natural gas/molten carbonate fuel cell system with the aim of providing drinking water, electricity, domestic hot water, building heating and cooling in Deir port and its technical, exergy, economic and environmental eva‎luation
  • تاريخ بهره برداري
    4/28/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    عليرضا ديوان

  • چكيده به لاتين
    Hydrogen can be obtained by using various process routes such as coal gasification, natural gas reforming and electrolysis, and like other gaseous fuels including synthesis gas, methane/biomethane and liquid fuels including diesel/biodiesel and fuel oil in the fuel cell system (which consumes a lot in the direction of energy production) used. The fuel cell system includes several types of polymer membrane, sulfuric acid, solid oxide, methanolic, alkaline, and molten carbonate, which are mainly used in combination with other energy systems. In this treatise, the types of hydrogen production methods are first mentioned and the types of fuel cells are examined in terms of technical performance and cost. Then, the practical research conducted on the design and construction of various types of hybrid systems connected to fuel cells, including wind, solar, geothermal, hydroelectric, combustion and nuclear, will be described in two separate parts. In the end, to the research done regarding the modeling and simulation of hybrid systems with the help of Software and coding will be mentioned. In this research, an attempt was made to solve the welfare needs of a family in Deir port who are facing heating, cooling, potable water, hot water and electricity problems by using a hybrid system connected to a molten carbonate fuel cell system. The results show that the needs of this family can be met by using a water softener and a molten carbonate fuel cell. The molten carbonate fuel cell with the ability to simultaneously produce electricity and heat can meet the welfare needs of this family by producing 20 kilowatts of energy. Also, this battery has the ability to produce 2 kilowatts of electricity to supply electricity to the house at different times of the day. Also, the combined system can supply the cooling and heating load of the house in winter and summer (which is equal to 17.75 and 12.24 kW, respectively). Then, by using the heat produced by the molten carbonate fuel cell, the need for hot water consumption (equal to 53 liters per hour) and fresh water (equal to 30 liters for the whole family) can be provided every hour of the day. To carry out this project, energy and exergy analyzes were performed. In addition, multi-objective particle swarm algorithm method was used to determine the optimal value of each influencing factor for power and heat production. To meet the energy needs of this family in the whole year, it is necessary to invest up to a maximum amount of 1300 dollars, which can be more competitive with energy production systems with the help of economic eva‎luations. This system is suitable from an environmental point of view because it is associated with the lowest amount of carbon dioxide production, i.e. 4%, it is environmentally clean and has the least amount of pollution.
  • كليدواژه هاي فارسي
    پيل سوختي كربنات مذاب , سيستم تركيبي , انرژي , اگزرژي
  • كليدواژه هاي لاتين
    MOLTEN CARBONATE FUEL CELL , HYBRID SYSTEM , ENERGY , EXERGY
  • Author
    alireza divan
  • SuperVisor
    dr.zahedi