ارزیابی ترمودینامیکی و اقتصادی و تحلیل جامع مکانیزم‌های مؤثر بر هزینه یک سیستم چندگانه تولید هیدروژن صفر کربن، توان و گرمایش برپایه انرژی هسته‌ای

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

doi
10.22060/mej.2025.23897.7825
چکیده

رآکتورهای نسل چهارم با دمای بسیار بالا، به‌ویژه هنگامی که با فرایندهای رفرمینگ بخار متان و جذب دی‌اکسیدکربن ترکیب شوند، ظرفیت چشمگیری در تولید هیدروژن در مقیاس وسیع و با رویکردی سازگار با محیط‌زیست ارائه می‌دهند. بااین‌وجود، پژوهش‌های اندکی در زمینه طراحی و ارزیابی اقتصادی سیستم‌های یکپارچه نسل چهارم و ریفرمینگ بخار متان برای تولید هیدروژن هسته‌ای، به‌ویژه با درنظرگرفتن یک سیکل ترکیبی به‌عنوان بخشی از سیستم تولید توان کلی، صورت‌گرفته است. در این مطالعه، یک سیستم‌ تولید هم‌زمان هیدروژن و توان الکتریکی، با بهره‌گیری از یک راکتور دمای بسیار بالا، توسعه و تحلیل شده است. این سیستم‌ از فرایند ریفرمینگ بخار متان با جذب تقویت‌شده و رویکرد سیکل ترکیبی استفاده می‌کند. مدل‌سازی سیستم‌ از دیدگاه‌های ترمودینامیکی و اقتصادی، با استفاده از نرم‌افزار اسپن پلاس انجام شده و عملکرد ترمودینامیکی آن در شرایط عملیاتی مختلف ارزیابی گردیده است. علاوه بر این، چندین مطالعه پارامتری جهت تعیین عواملی که بر روی تولید هیدروژن و توان الکتریکی  اثر می‌گذارند، انجام‌گرفته است. نتایج شبیه‌‌سازی، راندمان انرژی سیستم پیشنهادی را 73 درصد و بازده تولید هیدروژن و توان الکتریکی  به ترتیب 16 و 23 درصد نشان می‌‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که سیستم پیشنهادی نسبت به سیستم‌های چند نسلی تحقیقات گذشته بهتر عمل می‌کند. علاوه بر این، راندمان اگسرژی سیستم پیشنهادی69/9 درصد محاسبه شده است.