Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,AliAkbar AlemRajabi
احمد صداقت (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Baniasadi
احسان بنی اسدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Fuel Cell Energy Generation and Recovery Cycle Analysis for Residential Application
Today’s concern regarding limited fossil fuel resources and their contribution to environmental pollution have changed the general trend of its use and utilization to high efficiency power generation facilities like fuel cells. According to annual reducing capital cost of these utilities, their entrance to commercial level is completely expected. Hot gases in Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) exhaust have a useful potential in heat recovery systems specially for cooling and domestic hot water demands. In the present thesis, a SOFC with the capacity of 215 kW has been combined with a recovery cycle in order to simultaneously providing of electrical, cooling load and domestic hot water demand of a hotel with 4600 m2 area. It has been evaluated by energy and exergy analysis seeking for exergy losses and second law efficiency in each component. The effect of fuel and air flow rate and also current density as controlling parameters of fuel cell performance have been studied and a visual software for energy-exergy analysis and parametric study is provided. At the end, an economic study of simultaneous energy generation and recovery cycle in comparison with common residential power and energy systems has been done. General results show that, based on fuel lower heating value, the maximum efficiency of 83 percent for simultaneous energy generation and heat recovery cycle can be achieved. This efficiency is related to climate condition of July at 5 pm and all the electrical energy, cooling load and 40 percent of hot water demand can be provided by this cycle. About 49percent of input exergy will be efficiently used for building energy requirements. Generator in absorption chiller and SOFC are the most destructive components of exergy in this cycle.
نگرانیهای ناشی از اتمام منابع انرژی های فسیلی از یک سو و سهم عمدة آنها در آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر، رویکرد کلی تولید، بهره وری و مصرف انرژی را به سمت استفاده از تجهیزات پر بازده تولید برق مانند پیل سوختی، تغییر داده است. ازآنجا که هزینه سرمایه گذاری اولیه این تجهیزات هر ساله در حال کاهش است، ورود آنها به بازار مصرف کاملاً قابل انتظار است. گازهای داغ در خروجی پیل سوختی اکسید جامد پتانسیل بسیار مناسبی برای استفاده در سیکلهای بازیافت گرما دارد. در این پایان نامه، یک سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با ظرفیت تولید توان 215 کیلووات که وظیفه تامین همزمان انرژی الکتریکی، بارسرمایی و آب گرم مصرفی یک ساختمان به مساحت 4600 متر مربع با کاربری هتل را به عهده دارد، معرفی می شود و با استفاده از تحلیل همزمان انرژی واگزرژی عملکرد آن به طور کامل مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه تاثیر میزان دبی سوخت و هوای ورودی و همچنین چگالی جریان به عنوان پارامترهای کنترل پیل سوختی بر عمکرد آن مورد مطالعه قرار گرفته و یک نرم افزار جامع برای تحلیل انرژی- اگزرژی و مطالعه پارامتریک این سیکل ارائه می گردد . مقایسه این سیکل با سیکلهای معمول موتورخانه مرکزی و تامین برق از شبکه توزیع سراسری، به لحاظ معیارهای اقتصادی در انتهای این پژوهش، انجام شده است. نتایج تحلیل انرژی واگزرژی این سیکل نشان می دهد که در بهترین حالت و بر مبنای ارزش حرارتی پائینی سوخت، راندمان کلی 83 درصد برای سیکل تولید و بازیافت همزمان انرژی حاصل خواهد شد و این راندمان مربوط به شرایط آب و هوایی گرم ترین ماه سال و در ساعت 5 بعدازظهر است که در آن کل نیاز انرژی الکتریکی و بار برودتی و 40 درصد ازآب گرم مصرفی ساختمان تامین خواهد شد. در حدود 49 درصد اگزرژی ورودی به پیل سوختی قابل تبدیل به انرژی الکتریکی و یا بار برودتی وآبگرم مصرفی است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی