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

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.

192332

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر علي غفاري نژاد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

دكتر عليرضا زاهدي