مدل‌سازي يك طرح جديد پكيج توليد چندگانه بر اساس پيل سوختي پليمري

Modeling a novel design of multi-generation package based on the PEM fuel cell

در اين مقاله يك طرح جديد پكيج توليد چندگانه كه بر اساس تكنولوژي پيل سوختي پليمري و چرخه ميسوتسنكواست، از ديدگاه ترموديناميكي مدل‌سازي شده و مورد تحليل قرار گرفت. پكيج توليد چندگانه شامل اجزاي اصلي پيل سوختي پليمري، چرخه ميسوتسنكو، كويل گرمايشي، مخزن ذخيره حرارت و ديگ كمكي مي باشد. از قابليت هاي اين پكيج توليد برق، گرمايش، سرمايش تبخيري غيرمستقيم تا نقطه شبنم و آب گرم مصرفي است. عملكرد سيستم با قانون هاي ترموديناميكي و مدل‌هاي رياضي حالت پايدار ارزيابي مي شود. با استفاده از نرم افزارهاي مت‌لب و EES كدنويسي انجام شده و نتايج با رسم نمودارها و جداول ارايه مي شود. همچنين با استفاده ازتحليل انرژي و اگزرژي راندمان هاي پشته پيل سوختي، راندمان هاي توليد هم‌زمان گرمايش و سرمايش و راندمان هاي توليد چندگانه پكيج بدست مي-آيد.نتايج نشان مي دهد كه قدرت خروجي و ولتاژ واقعي خروجي از پشته پيل سوختي پليمري به ترتيب برابر 3307 وات و 6787/0 ولت است.

A novel design of multi-generation package based on the PEM fuel cell and Maisotsenko cycle is proposed and analyzed in detail. This package consists of the proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack, novel dew point indirect evaporative cooling system (Maisotsenko cycle), heating coil, heat storage tank and the backup boiler. This package is capable of producing electricity, water and space heating as well as indirect evaporative cooling. The system performance is evaluated through the steady-state mathematical models and thermodynamic laws. Using the Matlab and EES software the results are presented in the form of Tables and Figures. Energy and exergy analyses revealed the fuel cell stack efficiency, heating and cooling cogeneration efficiency and the package multi-generation efficiency. The results indicate that, the actual output power and voltage from the PEM fuel cell stack are 3307 W and 0.6787 V, respectively.