مدلسازی سیستم جامع انرژی پیل سوختی

تولید غیر متمرکز قدرت سیستم های قدرت کوچکی هستند که در محل استفاده و یا نزدیک به آن نصب می شوند. یکی از گزینه های مطرح در تولید غیر متمرکز قدرت، پیل های سوختی هستند. در این تحقیق یک سیستم قدرت پیل سوختی از نوع پلیمر جامد برای تامین پروفیل های بارهای الکتریکی و حرارتی مورد نیاز یک واحد مسکونی مدلسازی شده است. اجزای اصلی سیستم عبارت است از: واحد فرآوری سوخت، راکتور انتقال آب گاز، راکتور اکسایش انتخابی، مجموعه پیل سوختی، تانک ذخیره آب گرم، مبدل های حرارتی و مبدل الکتریکی. خوراک مصرفی گاز طبیعی بوده و برای کلیه اجزای سیستم یک موازنه واحد توسط نرم افزارMatlab نوشته شده است. برای مدلسازی سیستم از دو حجم کنترل استفاده شده است. حجم کنترل اول شامل محاسبات فاز آبی مشتمل بر مبدل های حرارتی و پیل سوختی بوده و حجم کنترل دوم شامل محاسبات فاز گازی مشتمل بر واکنش های الکتروشیمیایی، پیل سوختی و مبدل های حرارتی می باشد. موازنه جرم و انرژی برای دو حجم کنترل نوشته شده و توان الکتریکی و حرارتی سیستم از حجم کنترل دوم حاصل می شود. همچنین جهت تعیین بازده پیل سوختی از یک مدل الکتروشیمیایی استفاده شده است. برای بازیافت حداکثر حرارت و نیز بهینه سازی حرارتی مدل، آنالیز پینچ مورد استفاده قرار گرفته است، زیرا در بخشی از سیستم جریان های سرد و گرم وجود داشته که نیاز به تبادل حرارتی دارند. در انتها راندمان تولید همزمان الکتریسیته و حرارت محاسبه گردیده است. نتایج حاصل از مدل ارائه شده با اطلاعات شرکت جنرال موتورز و نتایج تئوری و تجربی موجود در منابع علمی مقایسه گردید. نتیجه حاصله تطابق مدل و داده های ذکر شده را نشان داده است.