بهینه سازی و تحلیل اکسرژی سیستم ترکیبی تولید هیدروژن از طریق الکترولایزر با اتصال مستقیم به صفحه فتوولتائیک

در این پایان نامه به بررسی عملکرد و بهینه سازی یک سیستم الکترولیز فتوولتائیک برای تولید هیدروژن پرداخته شده است. سیستم از دو قسمت پنل فتوولتائیک و دستگاه الکترولایزر تشکیل شده است. برای شبیه سازی مدول فتوولتائیک از مدل پنج پارامتری مشخصه ولتاژ- جریان استفاده شده است. با معرفی انواع تلفات ولتاژ در سیستم الکترولایزر معادله ای برای ولتاژ الکترولیز به دست آمده است. بر مبنای مدل های استفاده شده یک برنامه شبیه ساز کامپیوتری تهیه شده است. همچنین برای بهینه سازی سیستم کد الگوریتم ازدحام توده ذرات نوشته شده است. نتایج شبیه سازی در توافق خوبی با داده های آزمایشگاهی گذشتگان می باشد. معادله ولتاژ الکترولایزر به عنوان تابع هدف انتخاب شده و بهینه سازی روی آن صورت گرفته است. پارامترهای تابش، ضخامت غشای الکترولایزر، سطح غشای الکترولایزر، نسبت رطوبت غشای الکترولایزر، چگالی جریان تبادل آند و کاتد، پارامترهای مستقل و دمای سلول الکترولایزر پارامتر وابسته در بهینه سازی می باشد. به ازای طراحی الکترولایزر برای تابش های متفاوت در یک روز، نشان داده شد که اگر الکترولایزر به ازای تابش w/m^2 695 طراحی شود بیشتربن میزان هیدروژن در روز تولید خواهد شد که این تابش یک تابش بهینه برای طراحی خواهد بود. ولتاژ حداقلی که با استفاده از الگوریتم pso به ازای این طراحی به دست آمده است 6247/1 ولت می باشد. شش پارامتری که به ازای ولتاژ بهینه به دست آمده اند به ترتیب (m) 000052/0 برای ضخامت غشا، (m^2) ?????3/?سطح غشا، 5556/?? نسبت رطوبت غشا، (a/m^2) ?9336/? چگالی جریان تبادل آند، (a/m^2) ?8172/? چگالی جریان تبادل کاتد و (k) 173/?72 برای دمای الکترولایزر به دست آمده است. از طرفی به دلیل این که راندمان اکسرژی با ولتاژ مصرفی رابطه عکس دارد، با حداقل نمودن ولتاژ مصرفی راندمان اکسرژی حداکثر می شود. در بخش آخر نتایج تاثیر پیل سوختی روی مقدار تولید هیدروژن سیستم بررسی می گردد که با دادن kmol/day 40947/0 هیدروژن به پیل سوختی، kmol/day 8559/5 اضافه تر از طریق مجموعه الکترولایزرها دریافت می شود.