مدلسازی حالت پایدار سیستم هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و تولید گاز از زیست توده

با توجه به بحران انرژی و معضلات متعدد زیست محیطی عصر حاضر، یافتن راه های نوین تبدیل انرژی و نیز منابع تجدیدپذیر تولید توان، مسائلی اند که توجه بسیاری از محققین عرصه ی انرژی را به خود جلب کرده اند. در این بین، فناوری پیل سوختی اکسید جامد، به عنوان یکی از نوین ترین فناوری های تبدیل انرژی، در کنار بهره برداری از منابع تجدید پذیر زیست توده، افق امیدبخشی را برای تولید انرژی الکتریکی پاک ترسیم می کند. در این راستا، در پژوهش حاضر، تولید توان از طریق هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و فرآیند تولید بیوگاز از زیست توده در حالت پایا مورد مطالعه قرار گرفته است. پیل سوختی اکسید جامد دما متوسط با واکنش اصلاح داخلی مستقیم و هندسه ی صفحه ای و در مقیاس تک سلول مدلسازی شد. به منظور تعیین توزیع یک بعدی غلظت اجزای گازی و دما در لایه های مختلف تک سلول پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای، انتقال جرم و انرژی با در نظر گرفتن واکنشهای شیفت آب و گاز، اصلاح متان و الکتروشیمیایی به عنوان چاه/چشمه های جرم و انرژی مدلسازی شدند. همچنین یک مدل الکتروشیمیایی برای شبیه سازی ولتاژ بازگشت پذیر، افت های پتانسیل، ولتاژ خالص و چگالی جریان تولیدیِ تک سلول، به الگوریتم حل افزوده شد. همچنین به منظور تعیین ارزش حرارتی و ترکیب بیوگاز تولیدی از هر کیلومول زیست توده، فرآیند تولید بیوگاز از زیست توده در قالب یک راکتور گازی سازی با استفاده از روش تعادل ترمودینامیکی مورد مدلسازی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که هر کیلوگرم زیست توده، قابلیت تولید تقریباً 962/2 کیلوگرم بیوگاز به ارزش حرارتی mj/kg 65/5 را دارد. به علاوه مشخص شد با استفاده از فناوری پیل سوختی اکسید جامد صفحه ایِ دما متوسط، بیوگاز تولیدی از این مقدار زیست توده، قابلیت تولید تقریباً kw 609/6 توان را داراست. همچنین نتایج نشان می دهند که با کاهش پارامتر مصرف سوخت و نسبت هوای معادل و نیز افزایش نسبت هوا و نسبت رطوبتِ زیست توده ی ورودی، می توان از حداکثر اختلاف دمای لایه ی پن کاست.