به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « هیدروژن » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «هیدروژن» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • علیرضا علی پور*، پویان عباسپور
    ددر مطالعه حاضر، احتراق مخلوط پیش آمیخته هیدروژن- هوا در یک میکرومحفظه حلزونی دو مسیره با هدف استفاده به عنوان منبع گرما در سیستم های میکروترموفتوولتاییک بررسی شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی و پایا با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی جزئی و انتقال گرما در دیوار حل شد. پارامتر های بررسی شده در این پژوهش شامل سرعت ورودی جریان، نسبت هم ارزی و رسانش گرمایی دیوار هستند. عملکرد گرمایی محفظه احتراق با محاسبه دمای جریان های مسیرهای رفت و برگشت، پارامتر های مرتبط با توزیع دمای دیوار و بازده ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت ورودی، تبادل گرما میان مسیرهای رفت و برگشت از حالت بهینه خود فاصله می گیرد و روی توزیع دمای دیوار تاثیر می گذارد. اگرچه میانگین دمای سطح خارجی دیوار با سرعت ورودی افزایش می یابد ولی توزیع دما غیریکنواخت تر می شود. این افزایش در شاخص یکنواختی دمای دیوار موجب کاهش بازده با افزایش سرعت ورودی می شود. در مورد تاثیر نسبت هم ارزی مشخص شد که با افزایش آن، تبادل گرما بین جریان مسیرهای رفت و برگشت بهینه تر و بازده سیستم افزایش می یابد. تاثیر افزایش ضریب رسانش گرمایی دیوار تا مقدار  12وات بر مترکلوین بررسی و نتیجه شد که تاثیر مطلوبی روی همه پارامترهای مرتبط با عملکرد گرمایی محفظه احتراق و بازده دارد. بیشترین بازده سیستم مقدار 18/10 درصد محاسبه شد که با مقایسه آن با بازده سایر هندسه های محفظه احتراق مشخص شد که میکرومحفظه های حلزونی از نظر بازده توانایی رقابت با سایر میکرومحفظه های احتراق را به منظور استفاده در سیستم های میکروترموفتوولتاییک دارا هستند.
    کلید واژگان: احتراق, هیدروژن, میکرومحفظه حلزونی, میکروترموفتوولتاییک, بازده}
    Alireza Alipoor *, Pouyan Abbaspour
    In the present study, the combustion of hydrogen-air premixed mixture in a circular cross-section swiss-roll micro combustion chamber, designed as a heat source for micro thermophotovoltaic systems, has been investigated. The governing equations were solved using a three-dimensional steady state CFD method, considering detailed chemical kinetics and conjugate heat transfer. The parameters examined in this study include the average inlet velocity, equivalence ratio, and wall thermal conductivity. The thermal performance of the combustion chamber was evaluated by calculating the temperature of the inlet and outlet paths, wall temperature uniformity index, and efficiency. Results indicated that increasing the average inlet velocity leads to a deviation from the optimal heat exchange between the inlet and outlet paths and affects the wall temperature distribution. Although the average temperature of the outer wall increases with inlet velocity, the temperature distribution becomes more non-uniform. This increase in the non-uniformity reduces efficiency with higher inlet velocities. The study on the effect of the equivalence ratio showed that increasing it optimizes heat exchange between the inlet and outlet paths and enhances system efficiency. The impact of increasing the wall thermal conductivity up to 12W/m.K was analyzed, showing a positive influence on all parameters related to the thermal performance of the combustion chamber and efficiency. The maximum total efficiency was calculated to be 10.18%, demonstrating that swiss-roll micro combustion chambers can compete with other micro combustor geometries for use in micro thermophotovoltaic systems.
    Keywords: Combustion, Hydrogen, Swiss-Roll Micro Combustor, Micro Thermophotovoltaic, Efficiency}
  • محمدعلی اختردانش، محمدجواد حسین خانی، محمد فرشچی*

    هیدروژن نقش کلیدی در کاهش استفاده از سوخت های فسیلی در انواع سامانه های تولید انرژی دارد. هرچند استفاده از سوخت هیدروژنی، وابستگی به سوخت های کربن دار را کاهش می دهد، اما با چالش های جدی همراه است. تغییر سوخت سامانه های تولید انرژی، از هیدروکربن های فسیلی کربن دار به هیدروژن، بدون شناخت تاثیرات دینامیکی این سوخت امکان پذیر نیست. در این پژوهش، به روش تجربی اثرات افزودن هیدروژن بر پاسخ دینامیک یک شعله جریان متقابل پیش آمیخته جزئی متان-هوا بررسی شده است. همچنین به کمک شبیه سازی عددی یک بعدی ساختار شعله پایا و بدون تحریک آکوستیکی شعله جریان متقابل متان-هوا تحت اثر افزودن هیدروژن آنالیز شده است. به کمک این روش، نقش افزودن هیدروژن بر نرخ آزادسازی حرارت شعله و تغییرات ضخامت ناحیه حرارتی شعله بحث شده است. یک آزمونگر شعله جریان متقابل با قابلیت تحریک آکوستیکی برای مطالعه تجربی اثرات افزایش هیدروژن بر شعله متان-هوا استفاده و روش نورتابی رادیکال CH* برای استخراج پاسخ دینامیک شعله به کار گرفته شد. نتایج نشان داد، با افزایش هیدروژن به شعله، شدت تابش رادیکال CH* در حالت بدون تحریک آکوستیک، کاهش می یابد؛ اما در مواجهه با امواج آکوستیک، دامنه نوسانات نرخ آزادسازی حرارت و شدت تابش رادیکال CH* افزایش خواهد داشت. این امر سبب افزایش مقدار تابع پاسخ شعله با افزودن هیدروژن خواهد بود.

    کلید واژگان: تابع پاسخ شعله, هیدروژن, پیش آمیخته جزئی, آکوستیک, ناپایداری احتراق}
    Mohammadali Akhtardanesh, Mohammadjavad Hosseinkhani, Mohammad Farshchi *

    Hydrogen plays a key role in reducing reliance on fossil fuels in various energy production systems. While its use offers a promising alternative to carbon-based fuels, it presents significant challenges. The transition from carbon-rich hydrocarbons to hydrogen-based energy systems requires a thorough understanding of its dynamic effects. This study investigates the impact of hydrogen addition on the dynamic behavior of a partially premixed methane-air counterflow flame through experimental analysis and one-dimensional numerical simulations. The study examines the steady-state flame structure and response without acoustic excitation, assessing the influence of added hydrogen on the flame's heat release rate and thermal region thickness. Employing an acoustically excitable counterflow flame burner setup, the effects of increasing hydrogen content on methane-air flames are explored, and their dynamic response is analyzed using the CH* radical chemiluminescence method. The findings reveal that while hydrogen addition reduces the intensity of CH* radical emission in the absence of acoustic excitation, exposure to acoustic waves amplifies oscillations in the heat release rate and CH* radical emission intensity. This underscores the enhanced flame response function with hydrogen addition.

    Keywords: Flame Response, Hydrogen, Partially Premixed, Acoustic, Combustion Instability}
  • محی الدین گنجیان، محمدعلی علیرضاپوری، حسین باقریان فرح آبادی*

    با توجه به چالش های مرتبط با سطح آلایندگی و محدودیت منابع سوخت های فسیلی، طراحی، ساخت و بهره برداری از شناورهای سطحی تما م برقی با تکیه بر انرژی های پاک در حال توسعه است. از طرف دیگر، با عنایت به ویژگی های برجسته سوخت هیدروژن و امکان نیل به سطح آلایندگی صفر در فرآیند تولید آن، در سال های اخیر، هیدروژن به عنوان سوخت اصلی آینده، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. رشد استفاده از هیدروژن در صنعت حمل و نقل الکتریکی نیز قابل توجه بوده است و در صنعت شناورهای سطحی نیز، استفاده از سوخت هیدروژن و توسعه فناوری پیل سوختی توسعه قابل ملاحظه ای یافته است. در این مقاله روند طراحی مفهومی شناور سطحی تمام برقی هیبریدی مجهز به پیل سوختی، پیشنهاد شده است. در روند طراحی پیشنهادی، به منظور ایجاد یک رویکرد جامع نگرانه و سیستماتیک، با بررسی فازهای پروژه های معتبر بین المللی در حوزه طراحی، ساخت و بهره برداری شناورهای سطحی مبتنی بر پیل سوختی، یک فلوچارت طراحی مفهومی ارائه شده است. با استفاده از این فلوچارت و با در اختیار داشتن پارامترهای ورودی شناور سطحی مانند ظرفیت توان، انرژی مورد نیاز در هر سفر، نرخ تغییرات توان بارهای مصرفی، ابعاد شناور، ظرفیت مخازن سوخت، فضای در دسترس، و فناوری های در دسترس شامل ماژول های پیل سوختی و نحوه ذخیره سازی و تامین هیدروژن، می توان طراحی پایه سیستم قدرت شناورهای سطحی تمام برقی هیبریدی مبتنی بر پیل سوختی را انجام داد.

    کلید واژگان: پیل سوختی, شناور سطحی تمام برقی, هیدروژن, فلوچارت طراحی}
    Mohiedin Ganjian, Mohammadali Alirezapouri, Hossein Bagherian Farahabadi *

    Considering the challenges related to the level of pollution and the limitation of fossil fuel resources, the design, construction and operation of all-electric ships with on clean energy resources is being developed. On the other hand, due to the prominent features of hydrogen and the possibility of achieving a zero-pollution hydrogen production, , in recent years, hydrogen has received much attention as the main fuel of the future. The growth of the hydrogen usage in the electric transportation industry has also been significant, and in the ships’ industry, the use of hydrogen fuel and the development of fuel cell technology have been significantly developed. In this paper, a conceptual design process of an all-electric fuel cell ship is proposed.To create a comprehensive and systematic approach in the proposed design process, by investigating the phases of internationally recognized projects in the field of design, construction and operation of fuel cell ships, a conceptual design flowchart has been presented. By using this flowchart and having the ship’s input parameters such as power capacity, energy required for each trip, load change rates, ship’s dimensions, fuel tank capacity, available space, and available technologies including fuel cell modules and hydrogen supplyment and storage methods, it is possible to design the basic power system of all-electric hybrid ship based on fuel cell.

    Keywords: Fuel Cell, All-Electric Ship, Hydrogen, Design Flowchart}
  • نجمه حاجی علی گل*، مصطفی جمالی
    صدای احتراق غیرمستقیم که به عنوان یکی از منابع صدای محفظه احتراق شناخته می شود، در ناپایداری محفظه احتراق سهیم است. به منظور دستیابی به درک عمیق تر این نوع صدا، تحقیق حاضر به بررسی عددی صدای احتراق غیرمستقیم یا صدای آنتروپی در احتراق پیش مخلوط رقیق با سوخت هیدروژن/ اتیلن پرداخته است. این تحقیق اطلاعات ارزشمندی در خصوص رفتار امواج آنتروپی و تاثیر آن ها بر دینامیک احتراق ارائه نموده است. این پژوهش به بررسی محفظه احتراق در دو حالت دیواره عایق و در معرض انتقال حرارت همرفتی پرداخته است. عواملی مانند قدرت آشفتگی ورودی، نسبت هم ارزی، و پیش گرم کردن مخلوط بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بین متغیرهای تحت بررسی و پاسخ صوتی محفظه احتراق همبستگی وجود دارد. ملاحظه شد که افزایش نسبت هم ارزی و دمای مخلوط ورودی به پاسخ صوتی محفظه احتراق را افزایش می دهد. این نتایج نشانگر آن است که نسبت تعادلی بیشتر، و افزایش دمای ورودی، ایجاد و انتشار صدای آنتروپی را تقویت می کند. از سوی دیگر، این تحقیق نشان داد که  افزایش شدت آشفتگی ورودی باعث از بین رفتن امواج آنتروپی می شود و صدای احتراق غیرمستقیم را کاهش می دهد.
    کلید واژگان: هیدروژن, صدای احتراق, موج آنتروپی, احتراق پیش مخلوط, محفظه احتراق}
    Najmeh Hajialigol *, Mostafa Jamali
    The field has long acknowledged the detrimental effects of entropy waves, including heightened NOx emissions, combustion chamber instability, and noise production. Entropy oscillations, when accelerated, serve as a source of indirect noise, exacerbating the combustion chamber's instability. A computational study delved into the entropy noise within a lean-premixed H2/ ethylene burner to better comprehend these phenomena. Utilizing flamelet and large Eddy Simulation, the study shed light on the behavior of entropy waves and their impact on combustion dynamics. It particularly examined how various thermal and fluid conditions affect entropy noise in both thermally convective and adiabatic combustion chambers, focusing on temperature. In-depth analysis was conducted on elements like the strength of inlet turbulence, stoichiometric ratio, and the preheating level of the unburned mixture. The findings revealed intriguing connections between these factors and the acoustic system response. Notably, an increase in equivalence ratio, and temperature led to a heightened auditory response, suggesting that such conditions foster the generation and spread of entropy noise. Conversely, the study found that high turbulence intensity at the amplifier negatively impacted the transmission of entropy oscillations, thereby reducing the auditory response. This suggests that intense turbulence can interfere with entropy wave propagation, lessening their potential to produce significant acoustic effects.
    Keywords: Hydrogen, Combustion Noise, Entropy Wave, Premixed Combustion, Combustion Chamber}
  • ارشاد مردانی، حمیدرضا فرشی فصیح*، الیاس لکزیان
    در این تحقیق به مطالعه گازسازی سوخت ترکیبی مازوت به عنوان سوخت اصلی و لیکور سیاه به عنوان سوخت مکمل با هدف تولید گاز مخلوط غنی از هیدروژن پرداخته شده است. در این مطالعه اکسیژن و بخار آب به عنوان عوامل گازسازی انتخاب گردیده اند. پژوهش حاضر با رویکرد تعادلی و با استفاده از نرم افزار Aspen plus انجام شده است. الگوی ارائه شده از طریق مطالعه تجربی گازسازی یک سوخت ترکیبی اعتبارسنجی گردیده است. پژوهش حاضر با بررسی مشخصه های عملکردی گازسازی، محدوده بهینه دمای گازسازی، نسبت ترکیبات سوخت و نسبت عامل گازساز به سوخت را تعیین کرده است. در انتها نیز اثر افزودن بخارآب به عنوان عامل گازساز ثانویه بر متغیرهای عملکردی و ترکیبات گازهای مخلوط تحقیق شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که بهترین نسبت ترکیب سوخت برابر با 0.1 و 0.2 و بهینه ترین دمای گازساز 1200 الی 1400 درجه سانتی گراد است. همچنین با انتخاب محدوده مناسب نسبت اکسیژن به سوخت و نسبت بخارآب به سوخت، گاز مخلوط غنی از هیدروژن خواهد بود؛ بطوریکه هیدروژن در حدود 56% گاز مخلوط را به خود اختصاص می دهد.
    کلید واژگان: سوخت ترکیبی, گاز مخلوط, گازسازی, هیدروژن}
    Ershad Mardani, Hamidreza Farshi Fasih *, Elyas Lekzian
    In this study, the co-gasification of mazut as the primary fuel and black liquor as a supplementary fuel with the aim of hydrogen-rich syngas is investigated. Oxygen and steam have been chosen as gasification agents. The present research was done using the equilibrium method and Aspen Plus software. The presented model has been validated through an experimental gasification article consisting of combined fuel. Then, by analyzing the performance parameters of gasification, the optimum range of gasification temperature, the ratio of fuel compounds, and the ratio of gasification agent to fuel were determined. Finally, the effect of adding steam as a secondary gasifying agent on the performance parameters and composition of syngas was assessed. The results show that the best ratio of fuel composition ranges from 0.1 and 0.2 and the optimum gasification temperature is 1200-1400 centigrade. Moreover, choosing an appropriate range of oxygen to fuel and steam to fuel causes hydrogen-rich syngas; So that, hydrogen includes more than 50% of syngas.
    Keywords: Mixture Fuel, Syngas, Gasification, Hydrogen}
  • محمدعلی صباغی، محمد سفید*

    در این پژوهش، یک سیستم تولید سه گانه توان، حرارت و برودت که توسط انرژی های خورشیدی و زیست توده راه اندازی می شود، از دیدگاه انرژی، اگزرژی، اقتصادی و محیط زیستی تحلیل و بررسی شده است. از انرژی خورشیدی، برای تولید هیدروژن استفاده می شود (از طریق الکترولایزر غشای پروتونی که برق آن از پانل های فتوولتائیک حرارتی تامین می گردد). هیدرژن و زیست توده به عنوان سوخت در محفظه احتراق های سیکل توربین گاز مورد استفاده قرار می گیرند. سیکل توربین گاز پیشنهادی دارای دو توربین فشار بالا و فشار پائین و دو کمپرسور همراه با خنک کاری میانی می باشد. از سیکل ترکیبی رانکین آلی- تبرید تراکمی که با حرارت بازیافتی توربین گاز کار می کند برای تولید برودت و خنک کاری هوا در مرحله تراکم میانی استفاده می شود. نتایج حاصل از محاسبات نشان می دهد که سیستم ترکیبی پیشنهادی دارای بازده انرژی و اگزرژی %21 و %17 و انتشار 0/00884کیلوگرم بر ثانیه دی اکسید کربن می باشد. بیشترین هزینه سرمایه گذاری تجهیزات مربوط به الکترولایزر غشاء پروتونی با مقدار$/hr  44/15 بوده و هزینه کل محصولات تولیدی0/5627  $/MJ  بدست آمده است. همچنین با خنک کاری میانی کمپرسورها، راندمان های انرژی و اگزرژی سیستم به ترتیب 6 و 4 درصد افزایش پیدا کرده است.

    کلید واژگان: تولید سه گانه, هیدروژن, زیست توده, اگزرژی - اقتصادی, زیست محیطی}
    Mohammad Ali Sabbaghi, Mohammad Sefid *

    In this research, a novel trigeneration system driven by biomass-solar energies has been investigated from energy exergy, economic and environmental viewpoints. The solar energy is used to produce hydrogen (by a PEM electrolyzer powered by thermal photovoltaic panels). To meet the intermittent nature of solar energy, it is used for hydrogen production. The hydrogen is used as fuel in the combustion chamber. The proposed gas turbine cycle consists of two high and low-pressure turbines and two compressors with an intercooler. A combined organic Rankine-vapor compression refrigeration cycle that uses the recovered heat from the gas turbine is used to produce refrigeration and air cooling in the interstage compressor. The obtained results provide that the combination of solar-based hydrogen production and biomass-based gas turbine leads to an increase in power production capacity. The proposed combined system provides an energy and exergy efficiency of 21% and 17% and the emission of 0.00884 kg/s of CO2. The highest capital cost rate among the components is attributed to the PEM electrolyzer, amounting to 15.44 $/hr, and the total cost of the products has reached 0.5627 $/MJ. Using an intercooler, the energy and exergy efficiencies of the system have increased by 6% and 4%, respectively.

    Keywords: Trigeneration, Biomass, Solar, Exergoeconomic, Exergoenvironmental}
  • یونس نوراللهی، حسین یوسفی، رحیم ملتمس*، رضا فتاحی
    هیدروژن معمولا ابزاری برای ذخیره سازی انرژی تولیدی از منابع انرژی تجدیدپذیر گرفته می شود. در این میان، الکترولایزر وسیله ای است که از طریق آن می توان به تولید هیدروژن به صورت پایدار پرداخت. هیدروژن می تواند به عنوان یک حامل انرژی در نظر گرفته شده و در مواقع لازم به انرژی الکتریکی توسط پیل سوختی تبدیل شود. در این مقاله، یک سیستم فتوولتاییک متمرکز/سیکل رانکین آلی کوپل شده با الکترولایزر غشاء پلیمری شبیه سازی می شود. انرژی تابشی خورشید متمرکزشده توسط متمرکزکننده به عنوان انرژی ورودی سیستم استفاده می شود. قسمتی از این تابش به صورت مستقیم توسط پنل فتوولتاییک به انرژی الکتریکی تبدیل شده و مابقی به صورت حرارت وارد سیکل رانکین آلی می شود. حرارت در سیکل توسط توربین به انرژی مکانیکی و نهایتا توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. مجموع توان الکتریکی تولید شده توسط پنل و سیکل رانکین آلی وارد الکترولایزر شده و باعث تولید هیدروژن می گردد. نتایج نشان می دهد که توان الکتریکی خالص تولیدی سیستم برابر است با میزان 3820 وات که این مقدار معادل است با تولید 0.02072 گرم بر ثانیه هیدروژن و نیز تولید 0.0829 گرم بر ثانیه اکسیژن.
    کلید واژگان: هیدروژن, فناوری فتوولتائیک, متمرکزکننده خورشیدی, سیکل رانکین آلی}
    Younes Noorollahi, Hossein Yousefi, Rahim Moltames *, Reza Fattahi
    Hydrogen is usually used as a means of storing the energy produced from renewable energy resources. The electrolyzer, meanwhile, is a system by which hydrogen can be produced sustainably. In the present paper, a Concentrated Photovoltaic Thermal/Organic Rankine Cycle (CPVT/ORC) system coupled with a PEM electrolyzer system is simulated and evaluated. Concentrated solar radiation is used as the input energy of the coupled system. Part of this radiation is converted directly into electrical energy using the Photovoltaic (PV) panel, and the rest enters the organic Rankine cycle system as heat. The heat in the cycle is converted into mechanical power by the turbine and finally into electrical energy by the generator. The total electrical power generated by the organic Rankin panel and cycle enters the electrolyzer for producing hydrogen. A combination of MATLAB and REFPROP software was used to simulate the system performance.  The most striking result is that that the net generating power of the system is equal to 3820 watts, which is equivalent to producing 0.02072 grams per second of hydrogen and 0.0829 grams per second of oxygen.
    Keywords: hydrogen, Photovoltaic Technology, Solar concentrator, Organic Rankine Cycle}
  • هادی غائبی*، پوریا سید متین، بهزاد عباس زاده

    در پژوهش حاضر، یک سیکل جدید خنک کن بازیابی باز چند مرحله ای اسکرمجت به همراه تولید توان و هیدروژن، که در آن سوخت اسکرمجت همان مبرد سیستم خنک کن می باشد، ارایه شده است. تحلیل جامع ترمودینامیکی و اگزرژی به منظور ارزیابی عملکرد سیستم، محاسبه میزان تولید توان و هیدروژن بر روی سیستم پیشنهادی پیاده سازی شد. برای دبی جرمی سوخت 0.4 کیلوگرم برثانیه، ظرفیت خنک کاری سیستم جدید ارایه شده 9.16 مگاوات، خالص توان تولیدی 3.38 مگاوات و میزان هیدروژن تولیدی 42.2 کیلوگرم بر ساعت محاسبه شده است. از سوی دیگر، نتایج ارزیابی اگزرژی نشان داد که PEM الکترولایزر با بیش از 44 درصد اتلاف اگزرژی بالاترین میزان اتلاف اگزرژی را در بین تمام اجزای مختلف سیکل پیشنهادی دارد. بعد از آن مسیر خنک کن اول با بیش از 39 درصد اتلاف اگزرژی رتبه دوم را از لحاظ اتلاف اگزرژی داراست. بازده انرژی و اگزرژی سیستم ارایه شده به ترتیب 13.01 درصد و 22.12 درصد به دست آمده است. نتایج حاصل از مطالعه پارامتریک نشان داد که افزایش دبی جرمی به معنای افزایش تولید توان و خنک کاری خواهد بود و نیز در دبی جرمی سوخت ثابت با افزایش فشار پشت پمپ توان تولیدی افزایش می یابد.

    کلید واژگان: تحلیل ترمودینامیکی, اسکرمجت, هیدروژن, انبساط چند مرحله ای, خنک کن بازیابی چند مرحله ای, PEM الکترولایزر}
    Hadi Ghaebi*, Pourya Seyedmatin, Behzad Abbaszadeh

    A novel scramjet multi-stage open cooling cycle for electricity and hydrogen co-production is proposed in which the fuel of scramjet is used as coolant of cooling cycle. Thermodynamic and exergetic examination of the advanced system have been conducted to appraise the system’s performance, electricity and hydrogen productions and multi-expansion effects. For the fuel mass flow rate of 0.4 kg/s, the cooling capacity of the new proposed cycle is computed 9.16 MW, the net electricity output is calculated about 3.38 MW and the hydrogen production is attained 42.16 kg/h. On the other hand, the exergetic results have proved the fact that PEM electrolyzer has the highest exergy destruction ratio by 44% among different components of the cycle. Moreover, the results of exergy analysis exhibited that employing the multi-expansion process concept outstandingly decline the overall exergy destruction of the system. In this case, the energy and exergy efficiencies of the overall set-up are acquired by 13.01% and 22.12%, correspondingly

    Keywords: Thermodynamic analysis, Scramjet, Hydrogen, Multi-expansion, M-OCC, PEM electrolyzer}
  • مهدی گندم زاده، سارا محمودیان یونسی، ابوالقاسم مسیبی، مجید زندی*
    سناریونویسی نوعی راه‏کار برای ترسیم فضای کاری آینده است. سناریوهای متفاوت استراتژی‏های متفاوتی را پیشنهاد می‏کنند که کاربردهای متفاوتی را به همراه خواهند داشت. در روند سناریونویسی، گزینه‏های واقعی برای تصمیم‏گیری در مورد اینکه چه اهدافی باید انتخاب شوند و نیز ابزار مورد نیاز برای دستیابی به آن اهداف پیدا می‏شود. این مقاله با بررسی تلفیقی برنامه‏ریزی‏ها و بهره‏گیری از سناریوها برای ذخیره‏سازی انرژی در جهان، توصیف‏کننده‏ها و حالت‏هایی را استخراج کرده که پس از بحث و تبادل ‏نظر در جلسه‏های خبرگی با شرایط ایران متناسب‏سازی شده‏اند. در ادامه ماتریس اثر متقابل برای ارزیابی پارامترها نسبت به یکدیگر تشکیل داده شد و شبیه‏سازی توصیف‏کننده‏ها و حالت‏ها در نرم‏افزار ScenarioWizard انجام پذیرفت. نتایج در قالب 9 سناریو، مسیرهایی را برای رسیدن به اهداف متفاوت در فضای حالت معرفی کرد. 7 سناریو توسعه فناوری در بخش انرژی را دنبال کردند و 2 سناریو توسعه فناوری در بخش راهبردی صنعت و معدن را در پیش گرفتند. طبق نتایج این نکته به دست آمد که 8 توصیف‏کننده فقط در یک حالت سازگار شدند و 5 توصیف‏کننده باقی‏مانده در بیشتر از یک حالت سازگار معنا پیدا کردند. رشد منابع تولید پراکنده تا 15 هزار مگاوات برای گسترش سامانه‏های تولید هم‏زمان برق و حرارت و همچنین، استفاده در مناطق دور از شبکه و تعیین ضریب نفوذ منابع تجدیدپذیر به میزان 10 هزار مگاوات در شبکه انرژی الکتریکی کشور از حالت‏های مهم کمی برگزیده‏شده در توصیف‏کننده‏ها بودند. گسترش روابط بین‏المللی، جذب سرمایه خارجی، استفاده از منابع اعتباری دولتی داخل کشور مانند بودجه و اعتبارات صندوق ملی، توسعه مراکز نوآوری صنعتی هدفمند مطابق با نیازهای کشور و توجه هم‏زمان به پارامترهای برنامه‏ریزی، زیرساختی و بهره‏برداری در بحث تاب‏آوری شبکه برق از حالت‏های برگزیده کیفی حایز اهمیت عنوان شدند. در جمع‏بندی با توجه به سناریوهای استخراج‏شده، فناوری باتری، هیدروژن و ذخیره‏سازی تلمبه ‏ذخیره‏ای به ‏عنوان فناوری‏های اصلی برگزیده شدند.
    کلید واژگان: ذخیره ‏سازی, سناریو, ماتریس اثر متقابل, باتری, تلمبه ‏ذخیره‏ای, هیدروژن, ایران}
    Mahdi Gandomzadeh, Sara Mahmoudian Younesi, Abolghasem Mosayyebi, Majid Zandi *
    Scenario writing is a way to draw the future workspace. Different scenarios suggest different strategies that will have different applications. In the process of scenario writing, real options are found to decide what goals should be chosen and what the means to achieve those goals could be. This article has extracted the descriptors and modes that have been adapted to Iran's conditions after the discussion and exchange of opinions in the expert meetings. Next, the Cross-Impact Balance (CIB) was formed to evaluate the parameters relative to each other, and the simulation of descriptors and states was performed in the ScenarioWizard software. The results introduced 9 scenarios to achieve different goals in the state space. They followed 7 scenarios of technology development in the energy sector and two scenarios of technology development in the strategic sector of industry and mining. In the results, it was found that 8 descriptors were compatible in only one state and the remaining 5 descriptors found meaning in more than one compatible state. The development of distributed generation up to 15 thousand megawatts to expand the systems of combined heat and power, as well as use in areas far from the grid, and determining the penetration rate of renewable sources of 10 thousand megawatts in the country's electric energy network were among the important numerical states selected in the descriptors. Expanding international relations, attracting foreign capital, using domestic government credit resources such as the budget and credits of the National Development Fund of Iran, the development of targeted industrial knowledge-based companies according to the needs of the country and simultaneous attention to planning, infrastructural and operational parameters were considered important in the discussion of the resilience of the power grid from the selected non-numerical states At the end of the results, battery, hydrogen and pumped-hydro storage were selected as the preferred technologies.
    Keywords: energy storage, Scenario, Cross-Impact Balance method, Battery, Hydrogen, pumped-hydro storage, Iran}
  • حسین عجمین، محمد حقیقی*
    روش سنتز هیبریدی مایکروویو - احتراقی به عنوان یکی از روش های آسان، موثر و سریع برای تولید نانوکاتالیست ها شناخته شده است. در این تحقیق، اثر اتمسفر احتراق بر روی خواص فیزیکی - شیمیایی و کاتالیستی نانوکاتالیست های CuO/ZnO/Al2O3 به عنوان کاتالیست های فرایند ریفورمینگ متانول با بخار آب مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور سه نوع نانوکاتالیست با غلظت ها های مختلف اکسیژن اتمسفر در سنتز هیبریدی مایکروویو - احتراقی تهیه شد. خواص فیزیکی - شیمیایی نانوکاتالیست های سنتزی توسط آنالیزهای XRD، FESEM، EDX، BET و FTIR مطالعه شد. مشخص شد که بلورینگی گونه های مس کمتر از دیگر نمونه ها بوده که منجر به پراکندگی بیشتر سایت های مس به عنوان مراکز مهم واکنش ریفورمینگ متانول با بخارآب شناخته می شوند. علاوه بر این مساحت سطح بیشتر و مورفولوژی سطح بهتر نمونه CZA-O60N40 منجر به تبدیل متانول بالاتر شده است. ولی پراکندگی صفحه بلوری Zn(100) منجر به تولید منوکسید کربن به عنوان محصول نامطلوب شده است.
    کلید واژگان: نانوکاتالیست CuO, ZnO, Al2O3, سنتز احتراقی مایکروویو, غلظت اکسیژن, متانول, هیدروژن}
    Hossein Ajamein, Mohammad Haghighi *
    The hybrid microwave-combustion synthesis method is a facile and rapid pathway for fabrication of nanocatalysts. In this study, the effect of combustion atmosphere on physicochemical and catalytical properties of CuO/ZnO/Al2O3 nanocatalysts as the catalysts of the steam methanol reforming process was investigated. For this aim, three types of nanocatalysts under different oxygen concentration atmosphere were prepared. The characteristic properties of synthesized nanocatalysts were studied by XRD, FESEM, EDX, BET, and FTIR analyses. It was understood that the crystallinity of copper species is lower than the other samples which led to higher dispersion of copper sites as the main core for steam methanol reforming reaction. Moreover, higher surface area and better surface morphology of CZA-O60N40 resulted in higher methanol conversion. Nevertheless, its higher dispersion of Zn(100) crystallite facet led to more CO production as the undesired product.
    Keywords: CuO-ZnO-Al2O3 Nanocatalyst, Microwave Assisted Combustion, Oxygen Content, Methanol, hydrogen}
  • مجید کام ور*
    پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل که در آن لایه الکترولیت متخلخل می باشد طرحی است که پیل سوختی اکسید جامد دو محفظه ای و تک محفظه ای را به هم پیوند می دهد و مزایای هر دو را با هم ترکیب می کند. پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل به هیچ نوع درزگیر و آب بند نیازی ندارد و ایجاد ترک در الکترولیت آن عملکرد پیل را متوقف نمی کند. در مطالعه حاضر عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد ‏صفحه‏ای تمام متخلخل یکسو با سوخت هیدروژن تحت شرایط پایا با هندسه دو بعدی برای اولین بار بصورت عددی بررسی می شود. معادلات حاکم شامل گونه شیمیایی، جرم، اندازه حرکت،  بار و انرژی می باشد که بصورت کاملا کوپل شده با معادلات الکتروشیمیایی حل می شوند. از انجا که هیچ مرجعی از عملکرد پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل با سوخت هیدروژن در دسترس نمی باشد، جهت صحه گذاری ابتدا مدلسازی عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد معمولی با سوخت هیدروژن صورت می گیرد و نتایج آن با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار می گیرد سپس تغییرات در مدل جهت اعمال تخلخل لایه الکترولیت لحاظ می گردد. نتایج کاهش 29 درصدی در ماکزیمم چگالی توان تولیدی توسط پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل را در مقایسه با نوع متداول آن تحت شرایط ورودی یکسان نشان می دهد. دلیل اصلی این کاهش عملکرد نشت جریان اکسیژن عمدتا از سمت ابتدای کانال هوا به سمت کانال سوخت می باشد که این نشتی باعث می شود محل وقوع دمای ماکزیمم پیل تغییر کند.
    کلید واژگان: پیل سوختی اکسید جامد, تمام متخلخل, هیدروژن, نشتی, حالت پایا}
    Majid Kamvar *
    The All Porous Solid Oxide Fuel Cell (AP-SOFC) is a concept that links the dual and single chamber Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), combining advantages of both. The AP-SOFC does not need any sealant and crack generation in its electrolyte component does not terminate cell operation. In this study, the performance of a hydrogen-fuelled co flow planar AP-SOFC is investigated numerically for the first time. Governing equations include species, mass, momentum, charge and energy solved fully-couple with electrochemical equations. Due to lack of study on hydrogen-fuelled AP-SOFC, first the performance of a conventional hydrogen-fuelled SOFC is modeled and the results are compared with experimental results for the validation purpose, then changes in the model are made to apply the electrolyte porosity. Results show a 29% decline in maximum power density produced by the AP-SOFC compared to its conventional scheme with the same inputs. The main reason for this reduction in the cell performance is mostly the flow leakage of oxygen from the near air channel inlet to the fuel channel side. This leakage leads to displace the maximum cell temperature point.
    Keywords: solid oxide fuel cell, All-porous, hydrogen, Leakage, Steady state}
  • جعفر بذرافشان، سید علی جزایری*، حسام الدین سالاریان، مجتبی ابراهیمی، جهانفر خالقی نیا
    هدف از این مطالعه بررسی اثر افزودن هیدروژن بر عملکرد و انتشار آلاینده یک موتور دیزل سنگین تحت احتراق RCCI با سوخت گاز طبیعی و گازوییل است. بر این اساس، یک موتور دیزل تک سیلندر دیزل سنگین برای کار در محدوده بار پایین از فشار موثر متوسط اندیکاتوری ناخالص از 5.6 تا 7.7 بار، دور ثابت موتور، و مقدار ثابت گازوییل مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، برای کاهش مصرف سوختهای هیدروکربنی، به تدریج هیدروژن به گاز طبیعی اضافه می شود در حالیکه محتوای کل انرژی سوخت ثابت نگهداشته می شود. نتایج نشان می دهد که با افزودن هیدروژن به گاز طبیعی در موتور RCCI در فشار موثر متوسط اندیکاتوری ناخالص 5.6، 6.3 و 7.7 بار، سهم انرژی هیدروژن به ترتیب تا 35.7٪، 23.70٪ و 9.93٪ ارتقا می یابد. همچنین، مصرف کلی سوخت هیدروکربنی در هر چرخه را می توان به ترتیب تا 45/23 درصد، 29/26 درصد و 12/07 درصد کاهش داد. اگرچه انتشار آلاینده های CO و UHC به شدت کاهش می یابد اما آلاینده NOx به طور قابل توجهی با افزودن هیدروژن در مقایسه با احتراق RCCI با سوختهای گاز طبیعی و گازوییل افزایش می یابد.
    کلید واژگان: احتراق RCCI, گاز طبیعی, هیدروژن, انتشار آلاینده, محدوده بار پائین}
    Jafar Bazrafshan, Seyed Ali Jazayeri *, Hesamoddin Salarian, Mojtaba Ebrahimi, Jahanfar Khaleghinia
    The aim of this study is to evaluate the effect of hydrogen addition on a heavy-duty diesel engine performance and emission under RCCI combustion fueled with natural gas and diesel fuel. For this purpose, a single-cylinder heavy-duty diesel engine is used to operate at a low-load range from 5.6 to 7.7 bar gross IMEP, constant engine speed, and a fixed amount of diesel fuel. Furthermore, in order to reduce hydrocarbon fuels consumption, hydrogen is gradually added to natural gas while the total fuel energy content is kept to be constant. The results show that by adding hydrogen to natural gas in the RCCI engine at 5.6, 6.3, and 7.7 bar gross IMEP, the hydrogen energy share would be enhanced up to 35.7%, 23.70%, and 9.93%, respectively. And also, the overall hydrocarbon fuels consumption per cycle can be reduced up to 45.23%, 29.26%, and 12.07%, respectively. Although CO and UHC emissions decrease drastically, NOx increases significantly with the addition of hydrogen compared to RCCI combustion fueled with natural gas and diesel fuel.
    Keywords: RCCI combustion, Natural gas, Hydrogen, Emission, Low load}
  • احسان الله عصاره*، احسان فرهادی

    در این پژوهش به تحلیل انرژی، اگزرژی یک سیستم تولید چندگانه انرژی بر مبنای انرژی زمین گرمایی پرداختیم. سیستم مورد بررسی متشکل از زیرسیستم های زمین گرمایی، سیکل ارگانیک رانکین و الکترولایزر PEM و استفاده از ترموالکتریک است. سیال ارگانیک مورد استفاده در سیکل ارگانیک رانکین شامل مبرد R123 است. محصولات این سیستم تولید چندگانه انرژی شامل برق و هیدروژن است. جهت مدلسازی سیستم مورد بررسی و همچنین به دست آوردن نتایج حاصل از تحلیل سیستم از نرم افزار ترمودینامیکی حل معادلات مهندسی (EES) استفاده شد. با استفاده از دمای محیط شهر بندرعباس برای گرم ترین روز نتایج محاسبه و بررسی شدند. طبق بررسی های به عمل آمده از پارامترهای تاثیر گذار بر روی خروجی های سیستم می توان از بازده توربین، دمای ورودی به اواپراتور، معیار شایستگی ترموالکتریک، بازده پمپ و دبی جرمی ورودی به اواپراتور نام برد. همچنین نتایج نشان داد که سیستم زمین گرمایی کار حاضر در یک سال نسبت به دمای محیط شهر بندرعباس می تواند به میزان 352816.2 کیلووات در سال توان تولید کند و در نتیجه این سیستم می تواند نیاز انرژی برق حدودا 12 خانواده ایرانی را در طول سال تامین نماید.

    کلید واژگان: انرژی زمین گرمایی, هیدروژن, ترموالکتریک, اگزرژی}
    Ehsanollah Assareh*, Ehsan Farhadi

    In this study, we analyzed the energy, exergy of a multiple energy production system based on geothermal energy. The system under study consists of geothermal subsystems, Rankin organic cycle and PEM electrolyzer and thermoelectric application. The organic fluid used in the Rankin organic cycle contains refrigerant R123. The products of this system produce multiple energy, including electricity and hydrogen. Thermodynamic software for solving engineering equations (EES) was used to model the studied system and also to obtain the results of system analysis. The results were calculated and evaluated using the ambient temperature of Bandar Abbas for the hottest day. According to the studies of the parameters affecting the system outputs, we can name the turbine efficiency, inlet temperature to the evaporator, thermoelectric suitability criterion, pump efficiency and mass flow inlet to the evaporator. The results also showed that the current work geothermal system in a year compared to the ambient temperature of Bandar Abbas can produce 352816.2 kWh of power per year and as a result this system can meet the electricity needs of about 12 Iranian families during the year.

    Keywords: Geothermal energy, hydrogen, thermoelectric, exergy}
  • محرم جعفری*، محسن صادقی، سید محمد سید محمودی، مرتضی یاری

    فرآیند ریفرمینگ سه گانه، از نقطه نظر قابلیت استفاده مستقیم از گازهای خروجی سیستم های تولید توان در فرآیند ریفرمینگ و تولید گاز سنتز با نسبت هیدروژن به مونواکسید کربن بالا بسیار حایز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر، یک سیستم تولید توان بر مبنای پیل سوختی اکسید جامد و مجهز به ریفرمر خارجی پیشنهاد شده و از نظر ترمودینامیکی مطالعه شده است. به منظور انجام فرآیند ریفرمینگ خارجی متان، گازهای خروجی سیستم در ریفرمر بازخورانی شده و از بخار آب، دی اکسید کربن و اکسیژن موجود در گازهای خروجی سیستم به عنوان عوامل ریفرمینگ استفاده شده است. برای شبیه سازی ترمودنامیکی سیستم، قوانین بقای جرم و انرژی در نرم افزارEngineering Equation Software (EES) پیاده سازی شده است. تاثیر پارامتر های مهم سیستم از قبیل چگالی جریان و دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد بر روی شاخصه های عملکردی سیستم از قبیل انواع ولتاژ و افت ولتاژ ها، دبی جرمی سوخت و آب و هوای ورودی به سیستم، توان تولیدی پیل سوختی، بازده انرژی و اگزرژی سیستم بررسی شده است. نتایج حاصل از مطالعه پارامتریک نشان می دهد که به ازای مقادیر پایین چگالی جریان و دماهای کاری بالای پیل سوختی اکسید جامد، دبی جرمی سوخت مصرفی کاهش پیدا کرده و در نتیجه بازده انرژی و اگزرژی سیستم افزایش می یابد.

    کلید واژگان: سیستم تولید توان, پیل سوختی اکسید جامد, ریفرمر خارجی, هیدروژن, تحلیل ترمودینامیکی}
    Moharram Jafari *, Mohsen Sadeghi, Seyed Mohammad Seyed Mahmoudi, Mortaza Yari

    Due to the capability of using exhausted gases of power plants directly in reforming process and producing high quality syngas, the tri-reforming process is a considerable kind of reforming process. In the present study, a power generation system based on solid oxide fuel cell with specific capacity and equipped to the external reforming is proposed and investigated form the viewpoint of thermodynamics. In order to conduct the external reforming process, exhausted gases from the system including the steam, carbon dioxide and oxygen are recycled and utilized as the reforming agents in the reactor. In order to model the proposed system thermodynamically, the principals of mass and energy balance are applied in Engineering Equation Software (EES). Effects of such important parameters as the current density and solid oxide fuel cell operating temperature on the system performance indicators including the various voltages, fuel mass flow rate, power generation and the energy as well as the exergy efficiencies of the system are investigated. The parametric study results shows that for the lower values of the current density and higher values of the SOFC operating temperature as well as the fuel utilization factor, the system energy and exergy efficiencies enhances.

    Keywords: Power Generation System, Solid Oxide Fuel Cell, External Reforming, Hydrogen, Thermodynamic Analysis}
  • رسول توکلی واسکس، مجتبی ابراهیمی*، سیدعلی جزایری

    هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد یک موتور دیزل سنگین با احتراق اشتعال تراکمی با واکنش‏پذیری مهار شده با سوخت‏های گاز طبیعی و گازوییل است که توسط گازهای هیدروژن و نیتروژن غنی سازی شده اند. در این مطالعه، موتور دیزل سنگین تک استوانه کاترپیلار تحت فشار موثر متوسط درست ناخالص معادل 9.4 بار (در محدوده بار میانی) تنظیم شده است. مقدار سوخت تزریق شده درون محفظه احتراق در هر چرخه ثابت بوده و با فرض ثابت بودن محتوی کل انرژی سوخت ها، گازهای هیدروژن و نیتروژن با نسبت حجمی %75 به %25 به همراه گازهای بازگردانی شده از خروجی دود به تدریج به گاز طبیعی افزوده می‏شوند. نتایج مطالعه نشان می‏دهد با افزودن گازهای هیدروژن و نیتروژن به گاز طبیعی می‏توان سهم انرژی هیدروژن به کل سوخت‏ها را بدون افزایش قابل توجه شدت صوت احتراق به مقدار 40.24% افزایش داد و به بازده درست ناخالص بیش از 50% دست یافت. همچنین، بدون تلفات قابل ملاحظه ای در توان خروجی موتور، سطوح آلاینده‏های موتور نظیر اکسیدهای نیتروژن، مونوکسید کربن، هیدروکربن‏های نسوخته و فرمالدیید کاهش قابل ملاحظه ای خواهد داشت.

    کلید واژگان: احتراق اشتعال تراکمی با واکنش پذیری مهار شده, آلاینده های موتور دیزل سنگین, گاز طبیعی, هیدروژن, نیتروژن}
    R. Tavakkoli Vaskas, M. Ebrahimi*, S. A. Jazayeri

    The aim of this study is to evaluate a heavy duty diesel engine operation under reactivity controlled compression ignition combustion fueled with diesel oil and natural gas enriched with hydrogen and nitrogen addition. In this study, a single cylinder heavy– duty diesel engine is set to operate at 9.4bar gross IMEP (Mid- Load). The amount of injected diesel oil per cycle into the engine combustion chamber assumes to be fixed and hydrogen and nitrogen (75:25 volumetric proportion of hydrogen: nitrogen) along with exhaust gas recirculation are gradually added to natural gas while the total fuel energy content is kept fixed. The results show that by adding hydrogen and nitrogen to natural gas, without the exposure to the excessive combustion noise, the hydrogen energy share can be enhanced up to 40.24% and the gross indicated efficiency more than 50% is achievable. Moreover, without significant engine power losses, the engine emission levels such as NOx, carbon monoxide, unburned hydrocarbon, and formaldehyde are reduced significantly.

    Keywords: Reactivity controlled compression ignition combustion, Heavy duty diesel engine emission, Natural gas, Hydrogen, Nitrogen}
  • امیر ابراهیمی مقدم*، مهدی دیمی دشت بیاض
    امکان به کارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر همچون باد و خورشید، به دلیل ماهیت رفتار تصادفی این نوع منابع انرژی در برخی مناطق مشکل بوده و این مسئله باعث نوسان شدید در توان خروجی می گردد که این امر مشکلات فراوانی را برای عملکرد سیستم قدرت به همراه خواهد داشت. به همین دلیل به منظور برقراری تعادل بین تولید و مصرف، به کارگیری سیستم های ذخیره انرژی در نقاط مختلف سیستم قدرت ضروری است. تولید هیدروژن به عنوان یکی از حامل های انرژی پاک با قابلیت ذخیره سازی مناسب، امروزه مورد توجه بسیاری قرارگرفته است. در حال حاضر در کشورمان ایران، با توجه به در دسترس بودن منابع سوخت های فسیلی و همچنین گران بودن الکتریسیته تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب توجیه اقتصادی نداشته و ریفرمینگ گاز طبیعی و اکسیداسیون جزئی سوخت های فسیلی، دو روشی هستند که می توان برای تولید هیدروژن بکار برد. در این مقاله به تشریح انواع روش های تولید هیدروژن از سوخت های فسیلی پرداخته خواهد شد. نتایج بررسی ها نشان دهنده این است که روش ریفرمینگ متان با بخار آب، با بازدهی 98%، متان را به هیدروژن تولید کرده و بیشترین کاربرد را در میان روش های تبدیل هیدروکربن ها به هیدروژن دارد. ضمنا، در صورتی در این روش به جای یک مبدل، از دو عدد مبدل استفاده شود، بازدهی سیستم بالاتر رفته و بیش از %6/99 از متان به هیدروژن تبدیل می شود.
    کلید واژگان: هیدروژن, سوخت فسیلی, ریفرمینگ, اکسیداسیون جزئی, منابع انرژی}
  • محمود چهارطاقی *، سید مجید هاشمیان، سینا ناییجی
    در این مقاله به بررسی اثر افزودن هیدروژن به موتور گازسوز د 87 پرداخته می شود. توان خروجی موتور پایه دیزل 1000 کیلووات و سرعت موتور آن 1500 دور در دقیقه است که برای تبدیل آن به موتور گازسوز نیازمند ایجاد تغییراتی در موتور پایه از جمله تغییر سامانه پاشش و کاهش نسبت تراکم از 15 به 5/11می باشد. هیدروژن به عنوان یکی از بهترین افزودنی ها، می تواند مصرف سوخت و آلاینده های مضر را در موتورهای احتراق داخلی به مقدار زیادی کاهش دهد. به همین منظور در این مقاله اثر افزودن نسبت های جرمی مختلف سوخت هیدروژن به گاز طبیعی جهت مشاهده تغییر رفتار موتور مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش نسبت جرمی هیدروژن از 0 به 002/0 تا 014/0 که معادل اضافه نمودن 50% انرژی به داخل محفظه است، اعمال شده و با بررسی جوانب مختلف عملکردی و آلایندگی، نقطه بهینه تعیین می شود. با در نظر گرفتن این دو دیدگاه، نسبت جرمی 006/0 هیدروژن که معادل با اضافه نمودن 18% انرژی به داخل محفظه احتراق می باشد، به عنوان نقطه بهینه برای این موتور تعیین می شود. پس از آن، زمان مناسب برای نقطه بهینه موتور که معادل با نسبت جرمی 006/0 می باشد، تعیین می گردد و با توجه به نتایج به دست آمده 3 درجه پس انداختن زمان جرقه با توجه به شرایط موتور، مناسب برای این نسبت جرمی هیدروژن می باشد.
    کلید واژگان: موتور اشتعال جرقه ای, گاز طبیعی, هیدروژن, نسبت جرمی بهینه, آلاینده}
    M. Chahartaghi *, S. M. Hashemian, S. Naeejee
    In this paper, the effect of adding hydrogen to the performance of D87 gas engine has been discussed. The base system is an engine with power of 1000 kW and rotational speed of 1500 rpm which by changing the fuel system and compression ratio from 15 to 11.5 it is modified to a gas engine. Among many additives, hydrogen with its unique criteria seems to be the most promising additive which can significantly reduce fuel consumption and harmful emissions in internal combustion engines. It seems, the hydrogen is the best additive among various cases, which can greatly reduce fuel consumption and harmful emissions in internal combustion engines. Here the effect of adding different mass ratios of hydrogen fuel to natural gas fuel flint to see a change in behavior of flint fuel is examined. In this paper, the hydrogen mass ratios of 0, 0.002, up 0.014 are considered which is equivalent to adding 50% of chamber imported energy and according to these points the optimal point has been determined based on performance and pollution viewpoints. By considering these viewpoints, the optimal point of 0.006 for mass ratio of hydrogen which is equivalent to adding approximately 18% energy to the combustion chamber is achieved. Then the appropriate ignition timing for 0.006 of mass ratio with advance and retard of the ignition timing is estimated. The results show that 3 degree for advance of ignition timing is suitable for this mass ratio.
    Keywords: Spark ignition engine, Natural gas, Hydrogen, Optimum mass ratio, Pollution}
  • عماد منعمیان *، السدر کرنز، وینیسیوس پدروزو
    پیاده سازی قوانین آلایندگی در بخش حمل و نقل، سازندگان را ملزم به بهبود عملکرد موتورهای دیزل سنگین کرده است. چرا که این وسایل نقلیه مسبب 25% انتشار دی اکسید کربن در اتحادیه اروپا می باشند. تحقیق حاضر به بررسی تجربی جایگزینی بخشی از سوخت دیزل با گاز هیدروژن و غنی سازی اکسیژن هوای ورودی یک موتور دیزل سنگین تک استوانه می پردازد. بخوردهی هیدروژن در هوای ورودی در دو بار کاری ویژه ( bar imep6 و bar imep 12) صورت پذیرفته است. نسبتهای بالای جانشینی هیدروژن باعث افزایش بازده اندیکاتوری به میزان 4.6% و 2.4% به ترتیب در بارهای bar imep 6 و bar imep 12 گردیده است. در حالیکه این امر باعث کاهش دی اکسید کربن خروجی به میزان 58% و 32% به ترتیب در بارهای bar imep 6 و bar imep 12 می گردد. پاشش مقطعی قبل از پاشش اصلی سوخت دیزل منجر به کاهش نرخ بالای رشد فشار استوانه موسوم به اختلال احتراق می شود. همچنین، غنی سازی اکسیژن هوای ورودی باعث تسریع احتراق شده، دوده و مونواکسید کربن خروجی را به هزینه افزایش چشمگیر اکسید نیتروژن کاهش می دهد.
    کلید واژگان: هیدروژن, اکسیژن, موتور دیزل سنگین, دی اکسید کربن}
    E. Monemian *, A. Cairns, V. Pedrozo
    Implementing emission regulations in the transport sector is enforcing manufacturers to improve performance of Heavy Duty (HD) vehicles as they are accountable for 25% of CO2 emissions within EU. The currently reported research was involved with evaluating partial replacement of hydrogen with diesel fuel experimentally and intake air enrichment with oxygen in a heavy-duty diesel single cylinder engine. Fumigation of hydrogen was done into the intake system at two particular engine loads (6 and 12 bar IMEPn). Indicated efficiency was increased up to 4.6% at 6 bar IMEPn and 2.4% at 12 bar IMEPn, while reducing CO2 emissions by 58% and 32% at 6 and 12 bar IMEPn respectively. Applying diesel pre-injection was required in order to mitigate the high pressure rise rates known as combustion noise. Furthermore, intake air enrichment with oxygen resulted in faster combustion process. This could curb soot and minimised CO emissions to the detriment of NOx increase.
    Keywords: Hydrogen, Oxygen, HD diesel engine, CO2}
  • سید محمد حسینی، روح الله احمدی، مصطفی محبی
    با توجه به اثرات مخرب محیط زیستی مصرف سوخت های فسیلی، تحقیقات بسیاری برای انتخاب سوخت جایگزین با آلایندگی کمتر و منابع پایدار انجام شده است. در این بین هیدروژن یکی از برجسته ترین سوخت های جایگزین به شمار می رود زیرا مشخصه های احتراقی آن شبیه سوخت های فسیلی است و از طرف دیگر در دسته ی سوخت های پاک و تجدیدپذیر قرار گرفته است. در این مقاله به شبیه سازی احتراق دیزل – هیدروژن در موتور دیزل سنگین در حالت بار کامل و در سرعت rpm1600 پرداخته شده است. تمام مشخصه های موتور نظیر سرعت، زاویه پاشش، مدت پاشش و انرژی ورودی در شبیه سازی ثابت در نظر گرفته شده است. پارامتر متغیر، نسبت جرم یا انرژی هیدروژن به دیزل می باشد. هیدروژن به نسبت انرژی ورودی دیزل از 0% (دیزل خالص) تا 70% (70% انرژی ورودی هیدروژن و 30% انرژی از سوخت دیزل تامین می شود) تغییر داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده آن است که در بهترین حالت جایگزینی هیدروژن به جای دیزل، آلاینده های اکسیدهای نیتروژن، دی اکسیدکربن، هیدروکربن نسوخته، دوده و مونواکسیدکربن به ترتیب به میزان 8%، 14%. 54%، 14%، 70% کاهش خواهند یافت. تاثیر این جایگزینی بر عملکرد موتور نیز کاهش 2.8% راندمان اندیکاتوری است. جایگزینی هیدروژن به جای دیزل منجر به تاخیر در شروع احتراق و رشد نرخ افزایش فشار و افزایش حرارت آزاد شده خواهد شد، ولی این افزایش فشار منجر به پدیده کوبش نخواهد گردید.
    کلید واژگان: احتراق موتور دیزل, هیدروژن, آلایندگی, شبیه سازی, عملکرد موتور, سوخت جایگزین}
    Seyed Mohammad Hosseini, Rouhollah Ahmadi, Mostafa Mohebi
    Concerning the adverse environmental impacts of fossil fuel consumption, many investigations have been performed on choosing more environmentally friendly fuel alternatives and sustainable resources. In this regard, hydrogen is considered to be one of the promising alternative fuels as its combustion features are the most similar to fossil fuels and it also falls into the category of renewable and clean fuels. This article studies the simulation of hydrogen-diesel combustion in heavy duty engine at full load and speed of 1600 rpm. All engine features including speed, spray angle, spray duration and input power are held fixed in the simulation. Variable parameter is the ratio of mass or hydrogen energy to diesel. Depending on input power of diesel, hydrogen is changed from 0% (pure diesel) to 70% (i.e. 70% is supplied from the input power of hydrogen and the remaining 30% from diesel fuel). The results of simulation show that hydrogen substitution with diesel at the best state leads to reduction of pollutants such as nitric oxides, carbon dioxide, unburned hydrocarbon, soot and carbon monoxide to 8%, 14%, 54%, 14% and 70%, respectively. This substitution however causes the reduction of indicated efficiency to 2.8%. Hydrogen substitution with diesel can also postpone the combustion, and resulting to increase PRR and HRR; however, this pressure enhancement does not lead to knocking.
    Keywords: Combustion in diesel engine, Hydrogen, Emission, Simulation, Engine performance, Alternative fuel}
  • علیرضا زاهدی*، سید امیرعلی امیرخلیلی، علی غفاری نژاد
    نیروگاه های بادی به عنوان یکی از منابع انرژی های تجدیدپذیر بعضا در ساعات پیک مصرف جواب گو نیستند؛ لذا ایجاد یک سیستم ذخیره سازی توان و پشتیبان برای این نیروگاه ها ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش یک سیستم هیبریدی متشکل از چهار جزء اصلی توربین بادی، الکترولیزر، ذخیره هیدروژن و پیل سوختی، جهت تامین توان قابل اطمینان ارائه گردید. در ساعات کم باری، توان اضافی تولیدشده وارد واحد الکترولیز شده و در آنجا آب به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می شد. هیدروژن در ساعات پیک مصرف برای تولید برق وارد پیل سوختی می گردید تا تقاضای برق شبکه ارضا گردد. در این پژوهش ابتدا با ساخت آزمایشگاهی سیستم مذکور میزان تولید هیدروژن توسط الکترولیزر و میزان تولید توان توسط پیل سوختی بررسی شد. بیشترین میزان هیدروژن تولیدی توسط این سیستم در هر ساعت به طور متوسط 304 میلی لیتر بود. در نتیجه میزان توان تولیدی توسط پیل سوختی 1008 میلی وات محاسبه شد. از سویی سیستم هیبریدی مذکور ظرفیت توربین بادی را به میزان 1.8 % افزایش داد. همچنین میزان توان خروجی الکترولیزر حدود 50% و میزان توان تولیدی پیل سوختی در حالت ماکزیمم 6.7 % خروجی الکترولیزر محاسبه گردید. با در نظر گرفتن این دو مقدار، میزان توان تولیدی پیل سوختی نسبت به توان خروجی از توربین بادی 1 به 30 به دست آمد. در ادامه سیستم هیبریدی ساخته شده برای تامین برق 205 خانوار مدل شد و مطالعه موردی برای سیستم مورد نظر در منطقه کوهین انجام شد. مطالعه موردی ونیز تحقیقات آزمایشگاهی برای سیستم هیبریدی مذکور برای اولین بار در ایران صورت گرفته است.
    کلید واژگان: توربین بادی, الکترولیز, هیدروژن, پیل سوختی, ذخیره سازی انرژی}
    Alireza Zahedi *, Seyed Amirail Amirkhlili, Ali Ghaffari Nejad
    The wind is one of developing sources of renewable energy in recent years. Wind power often is unusable at peak times. Therefore¡ a storage system or backup power is always necessary. In this study¡ a hybrid system was applied for a wind turbine to provide the reliable power. The hybrid system consisted of four main components: a wind turbine¡ electrolyzer¡ hydrogen storage and fuel cell. The extra electricity produced in fewer demand hours by wind turbine was conducted to a hydrogen and oxygen generator system. Hydrogen were stored in a tank. Then¡ hydrogen was introduced to a fuel cell unit in order to produce electricity at peak times (when the electricity produced by wind power was less than demand). The hydrogen production rate by alkaline electrolysis as well as the electricity production by PEM fuel cell was investigated. The maximum hydrogen produced by the system per hour average was 304 ml and the power produced by the fuel cell was 1008 mW. After the construction of the prototype¡ a case study for this system was done in Kouhin area.
    Keywords: Wind turbine, electrolyze, hydrogen, fuel cell, energy storage}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال