مدل سازی ترمودینامیکی یک واحد توان کمکی مجهز به پیل سوختی اکسید جامد لوله ای با کاربرد در سیستم های پیشرانش هوایی

قابلیت پیل های سوختی اکسید جامد در ترکیب با سیکل توربین گاز سبب شده است که سیستم ترکیبی حاصل به عنوان یک سیستم تولید توان جدید مد نظر پژوهشگران مختلف قرار گیرد. از کاربردهای مهم این نوع سیستم های هیبریدی استفاده از آنها در واحدهای پیشرانش هواپیماهای بدون سرنشین و مسافربری به عنوان واحد توان کمکی می باشد. هدف عمده این تحقیق طراحی یک سیستم تولید توان کمکی هیبریدی مجهز به پیل سوختی اکسید جامد است که در آینده نزدیک یکی از نیازهای اساسی جهت تولید توان الکتریکی در هواپیماهای بزرگ خواهد بود. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیم گیری در تحلیل سیستم، نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین و تعداد سلول پیل انتخاب شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش فشار کاری سیستم سبب کاهش دمای گازهای خروجی از توربین و دمای کاری پیل شده و این مساله به شدت بر روی توان تولیدی و راندمان الکتریکی سیستم اثر می گذارد. در دمای 1000 درجه سلسیوس برای گازهای ورودی به توربین راندمان الکتریکی سیستم در حدود 49 درصد می باشد. حداکثر راندمان الکتریکی سیستم در پیل سوختی نیز در حدود 55 درصد برآورد می گردد. بررسی نتایج به دست آمده نشان می دهد که در صورت کنترل حرارت تولید شده در پیل و استفاده مفید از آن راندمان کلی سیستم تا حدود 84 درصد قابل افزایش خواهد بود. از طرف دیگر افزایش تعداد سلول های توده پیل سوختی سبب افزایش راندمان الکتریکی و کاهش راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.