تصميم جديد لمحرك ستيرلينغ الطبقي الهجين ونظام محلل كهربائي بالفلور للحصول على طاقة تآزرية وحلول الهيدروجين الأخضر: تقييم أداء 3E

تهدف هذه الدراسة إلى استخدام تقنيات المحاكاة الرياضية لتقييم الجوانب الفنية والمالية والبيئية لحل طاقة خلية وقود ستيرلنغ الطبق المتقدم. يوفر النظام المقترح توليدًا مشتركًا متكاملًا للطاقة المستدامة والهيدروجين الأخضر. تُعد هذه الدراسة أول محاولة لدمج خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (PEMFCs) مع محرك ستيرلنغ الطبق (DSE). وبالتالي، فإن حداثة هذا العمل هي استبدال أنظمة الهيدروجين التقليدية التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية بنظام خلايا وقود DSE مبتكر مع خزانات تخزين الهيدروجين ومحلل كهربائي (DSE-FC) لتحسين أداء إنتاج الهيدروجين. يتضمن التكوين المقترح وحدات من DSEs ومحلل كهربائي بغشاء التبادل البروتوني (PEME) وخلايا وقود PEMFCs ومحول وخزان لتخزين الهيدروجين. تمت نمذجة التحليل التقني البيئي الاقتصادي (3E) للنظام الهجين باستخدام MATLAB/Simulink?. علاوة على ذلك، تم تطبيق التحليل البارامتري على النظام المتطور لتقييم أداء النظام، بما في ذلك طاقة لوحة DSE وكفاءتها ومساحتها؛ معدل تدفق المحلل الكهربائي، والكفاءة، وطاقة الخرج؛ وكفاءة المدخنة وطاقتها؛ والتكلفة الإجمالية للطاقة المستوية (LCOE) للأجزاء المجمعة؛ والانخفاض السنوي في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. أظهرت نتائج المحاكاة أن مدخنة الخلايا الكهروضوئية يمكن أن تصل إلى ذروة إنتاجها من الطاقة البالغة 2.33 كيلو واط وكفاءة 11.34? عندما تكون الطاقة المقدرة بواسطة DSE 350 كيلو واط، ودرجة حرارة التشغيل 40 درجة مئوية، ويوجد حوالي 300 خلية في المدخنة. علاوة على ذلك، تم تحديد LCOE بحوالي 0.223 دولار/كيلو واط في الساعة مع مخرجات DSE أعلى تبلغ 35 كيلو واط بين درجات حرارة تتراوح بين 10 درجات مئوية و35 درجة مئوية. علاوة على ذلك، مع نظام DSE مصنف عند 35 كيلو واط، يتراوح إجمالي توليد الطاقة من 196 كيلو واط إلى 194.4 كيلو واط مع ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة من 10 درجات مئوية إلى 35 درجة مئوية. في النهاية، نتج عن استخدام طاقة تتراوح بين 17 و35 كيلوواط، وفقًا لمعايير DSE، انخفاضٌ في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 461.9% عند درجة حرارة 10 درجات مئوية، ليصل المعدل إلى 1489 طنًا من ثاني أكسيد الكربون. تُقدم الطريقة المُتبعة حلاً مستدامًا لمواجهة تحديات الطاقة والهيدروجين عالميًا.