فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در این پژوهش، عملکرد انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی یک پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) متصل به دو سیکل پیشنهادی بازیابی حرارت شامل سیکل برایتون فوق‌بحرانی دی‌اکسیدکربن (sCO₂) و سیکل ارگانیک رانکین (ORC) بررسی شد. مدل جامع پیل سوختی شامل معادلات الکتروشیمیایی، افت‌های فعال، اهمی و غلظتی توسعه‌یافته و با داده‌های تجربی مرجع اعتبارسنجی گردید. سپس تحلیل انرژی و اگزرژی کل سیستم انجام گردید تا سیکل بهتر با در نظر گرفتن عملکرد و تحلیل SWOT انتخاب گردد. سپس سیکل برایتون فوق‌بحرانی دی‌اکسیدکربن مورد بهینه‌سازی چندهدفه با الگوریتم گرگ خاکستری (GWO) برای بیشینه‌سازی توان و کمینه‌سازی تلفات اگزرژی صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش چگالی جریان از 0.4 تا 1 آمپر بر سانتی‌متر مربع، ولتاژ سلول از 0.88 به 0.63 ولت کاهش و گرمای بازیافتی از 12 به 25 کیلووات افزایش می‌یابد. در نقطه بهینه به‌دست‌آمده از GWO، چگالی جریان 0.875 آمپر برسانتی‌متر مربع، توان خالص سیستم 501 کیلووات، بازده انرژی 74/53٪ و نرخ تخریب اگزرژی کل حدود 23/377 کیلووات محاسبه شد. مقایسه دو ترکیب نشان داد که سیستم SOFC–sCO₂ حدود 24٪ بازده انرژی بالاتری نسبت به پیل سوختی اکسید جامد دارد. همچنین، ترکیب‌ بازیاب حرارت با سیستم SOFC–sCO₂ موجب کاهش 21/39٪ در انتشار CO₂ معادل نسبت به SOFC مستقل شدند.