پديد آورندگان :
زينالي، رحمان دانشگاه صنعتي اروميه - گروه مهندسي شيمي , قاسم زاده، كامران دانشگاه صنعتي اروميه - گروه مهندسي شيمي , بهروزسرند، عليرضا دانشگاه صنعتي اروميه - گروه مهندسي شيمي
كليدواژه :
غشاي نانو كامپوزيتي گرافني , جداسازي هيدروژن , مدلسازي , ديناميك سيالات محاسباتي
چكيده فارسي :
با توجه به مصرف بالاي انرژي در جهان و آلودگي ناشي از سوخت هاي فسيلي، هيدروژن به عنوان يك سوخت پاك مورد توجه بسياري از دانشمندان قرار گرفته است. لذا در اين راستا، فرايند خالص سازي گاز هيدروژن نيز مي تواند بسيار مهم باشد. از ميان روش هاي متفاوت جداسازي هيدروژن، روش هاي غشايي به عنوان يكي از روش هاي مهم در خالص سازي هيدروژن مورد توجه قرار گرفته اند. در ميان غشاهاي جداساز هيدروژن، غشاهاي غيرآلي نيز به دليل قابليت تحمل دماهاي بالا مورد توجه بيشتري قرار گرفته اند. در اين ميان، در سال 2014 براي اولين بار غشاي گرافني براي جداسازي گاز هيدروژن مطرح گرديد كه انتخاب-پذيري بسيار بالايي نسبت به ساير غشاهاي غيرآلي از خود نشان داد. لذا در اين تحقيق عملكرد غشاي گرافني بر پايه روش ديناميك سيالات محاسباتي مدلسازي شده و تاثير پارامترهاي مهم عملياتي از قبيل فشار، دما، سطح غشا و انتخاب پذيري غشا بر عملكرد غشا مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج بدست آمده از اين مدلسازي غشاي گرافني (با خطاي 7%) بهترين عملكرد را در دماي 293 كلوين داشته و با افزايش دماي جداسازي به 373 كلوين ميزان انتخاب پذيري در اين غشا به ترتيب از 2800 به 200 براي H2/CO2 كاهش پيدا مي كند و ميزان عبوردهي براي هيدروژن و دي اكسيد كربن به ترتيب mole/m2.Pa.S وmole/m2.Pa.S مي باشد. افزايش فشار و افزايش سطح غشا نيز تاثير منفي بر روي ميزان انتخاب پذيري H2/CO2 داشته و كه براساس نتايج باعث كاهش انتخاب پذيري هيدروژن نسبت به دي اكسيدكربن مي شود.
چكيده لاتين :
Due to high energy consumption and pollution rate caused by fossil fuels, in the world, hydrogen has been considered by many researchers as a clean fuel. Therefore, process of hydrogen separation can also be very important in this regard. Among various methods of hydrogen separation, membrane processes have been proposed as one of the promising methods for hydrogen purification. One the other hand, among several hydrogen selective membranes, inorganic membranes have also been considered more applicable owing to their high temperature tolerance. Meanwhile, in 2014, graphene membrane was first introduced for hydrogen separation, which showed a high selectivity over other inorganic membranes. Therefore, in this research, the performance of graphene membrane is evaluated using a CFD based model and the impact of important operating parameters such as pressure, temperature, membrane surface area and membrane selectivity on its performance have been investigated. According to the model results, the graphene membrane (with a 7% error) has the best performance at 293 K, while by increasing temperature up 373 K, H2 / CO2 selectivity is decreased from 2800 to 200 and permeances of hydrogen and carbon dioxide are indicated 2*10-7 mole /m2.Pa.s and 1.5*10-10 mole / m2.Pa.s, respectively. On the other hand, increasing the pressure and surface area values also show negative effects on hydrogen selectivity of graphene membranes.
