• شماره ركورد
    33850
  • پديد آورنده

    فاطمه خوشنويس انصاري

  • عنوان
    ارائه سيستم توليد توان بر مبناي پيل سوختي اكسيد جامد با سوخت آمونياك
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1404/6/30
  • استاد راهنما
    آيت قره قاني
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    در پاسخ به ضرورت‌هاي فزاينده براي دستيابي به حامل‌هاي انرژي بدون كربن و سيستم‌هاي توليد توان با بازده بالا، اين پژوهش سامانه‌اي نوين و خودپايدار را معرفي مي‌كند كه با تلفيق فناوري پيل سوختي اكسيد جامد، توليد پيوسته‌ي آمونياك سبز، و توليد توان، افقي نو در طراحي زيرساخت‌هاي انرژي پاك مي‌گشايد. اين سامانه از اجزايي شامل پيل سوختي، چرخه‌ي توليد توان با دي‌اكسيد كربن فوق‌بحراني، الكترولايزر غشاي تبادل پروتون، راكتور سنتز آمونياك و واحد تبريد تشكيل شده است. در اين سامانه، هيدروژن از بخار آب موجود در گازهاي خروجي پيل سوختي از طريق الكتروليز توليد مي‌شود و نيتروژن نيز مستقيماً از هواي محيط استخراج مي‌گردد. تركيب اين دو عنصر، آمونياك را پديد مي‌آورد كه نه‌تنها به‌عنوان سوختي پاك و بدون كربن ايفاي نقش مي‌كند، بلكه به‌دليل قابليت ذخيره‌سازي و حمل‌ونقل آسان، به‌عنوان حامل مؤثر هيدروژن نيز شناخته مي‌شود و محدوديت‌هاي ساختاري سامانه‌هاي متداول هيدروژن‌محور را برطرف مي‌سازد. از سوي ديگر، انرژي حرارتي توليدشده كه در بسياري از سامانه‌ها به‌صورت اتلاف حرارتي از دست مي‌رود، در اين طرح با بهره‌گيري از چرخه‌ي توليد توان دي اكسيد كربن فوق بحراني بازيابي شده و موجب افزايش بازده توان خالص خروجي مي‌شود. هم‌زمان، واحد سرمايشي سيستم شرايط ترموديناميكي بهينه را براي سنتز و جداسازي آمونياك فراهم مي‌آورد و تداوم عملكرد را تضمين مي‌كند. سيستم ارائه شده از جنبه هاي انرژي، اگزرژي، زيست محيطي و اقتصادي مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است و نتايج نشان مي¬دهد كه، بازده انرژي سامانه برابر با 85/92%و بازده اگزرژي آن معادل 79/64% مي¬باشد و توان خالص 19/3 مگاوات با هزينه‌ي ويژه‌ واحد توليد 131/6 دلار به‌ازاي هر گيگاژول حاصل گرديده است. علاوه بر اين، ميزان كاهش انتشار دي‌اكسيد كربن اين سامانه نسبت به يك نيروگاه‌ گازسوز با توان توليد يكسان، بيش از 3/6 تن در ساعت بوده است. بدين ترتيب، تلفيق فرآيندهاي الكتروشيميايي و ترموشيميايي در يك چارچوب يكپارچه، نه‌تنها به ارتقاي كارايي و كاهش آلاينده‌هاي كربني مي‌انجامد، بلكه زمينه‌ساز توسعه‌ي سامانه‌هاي انرژي مقياس‌پذير و پايدار در عصر پساكربن خواهد بود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/07/30
  • عنوان به انگليسي
    Providing power generation system based on solid oxide fuel cell with ammonia fuel
  • تاريخ بهره برداري
    9/21/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فاطمه خوشنويس انصاري

  • چكيده به لاتين
    Amid the global push for carbon-neutral energy systems, this study presents a novel, self-sustaining configuration that integrates solid oxide fuel cell technology with continuous green ammonia synthesis an‎d high-efficiency power generation. The proposed system combines a high-temperature Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) with a supercritical CO₂ (sCO₂) Brayton cycle, a proton exchange membrane electrolyzer (PEME), an ammonia synthesis reactor (ASR), an‎d a refrigeration unit. Hydrogen is produced from water in the SOFC exhaust via electrolysis, while nitrogen is extracted from ambient air; these are synthesized into ammonia, which functions both as a clean-burning fuel an‎d an efficient hydrogen carrier, mitigating the storage an‎d transport limitations of conventional hydrogen systems. Thermal energy, which would otherwise be wasted, is recovered by the Brayton cycle to enhance net electrical output, while the refrigeration subsystem maintains optimal thermodynamic conditions for ammonia formation an‎d separation. The system has been examined across four aspects; exergy, energy, environmental, also exergoeconomic, the results indicate that it attains an energy efficiency of 85.92% an‎d an exergy efficiency of 79.64%, delivering a net electrical output of 19.3 MW at a Sum Unit Cost Of Products (SUCP) of 131.6$/GJ. The system also achieves a reduction in CO₂ emissions exceeding 6.3 tons per hour relative to conventional natural gas-based power plants. By unifying electrochemical an‎d thermochemical processes in a single energy platform, this work offers a scalable an‎d efficient pathway for post-carbon energy infrastructure.
  • كليدواژه هاي فارسي
    پيل سوختي اكسيد جامد , چرخه‌ توليد توان دي‌اكسيدكربن فوق بحراني , توليد آمونياك , هيدروژن , الكترولايزر
  • كليدواژه هاي لاتين
    solid oxide fuel cell , Bryton cycle , Ammonia Production , hydrogen , electrolyzer
  • Author
    Fateme Khoshnevis
  • SuperVisor
    Dr. Ayat Gharaghani
    • لينک به اين مدرک
    https://dl.iust.ac.ir/dl/search/default.aspx?Term=33850&Field=0&DTC=6