پایان‌نامه

مدل سازی و بهینه سازی یک سیستم پیل سوختی پلیمری با قدرت kw 50 برای کاربرد در حمل ونقل

چکیده

امروزه افزایش تقاضای انرژی، افزایش قیمت سوخت و محدودیت منابع سوخت های فسیلی از یک طرف و اثرات زیان بار استفاده بیش از حد از این منابع از طرف دیگر موجب شده است تا مطالعه بر روی مبدل های انرژی کارآمد تر و سوخت های پاک در اولویت مراکز تحقیقاتی و شرکت های خودروسازی قرار گیرد. خودروی پیل سوختی به دلیل بازده بالا، آلودگی بسیار کم، صدای کم، قابلیت تهیه سوخت پاک برای آن و تنوع سوختی گزینه بسیار امیدوار کننده ای برای آینده صنعت حمل و نقل است. در پایان نامه حاضر به مدل سازی و بهینه سازی یک سیستم پیل سوختی برای استفاده در خودروی شهری پرداخته شده است. مدل دارای چهار بخش سیستم تغذیه سوخت، تغذیه هوا، توده پیل سوختی و خنک کننده بوده که رفتار استاتیکی سیستم خودرو را به ازای پارامترهای کاری دما، فشار آند و کاتد و استوکیومتری های هوا و سوخت توصیف می کند. اجزای تشکیل دهنده این بخش ها توده پیل سوختی، منبع ذخیره سوخت، رطوبت زن های هوا و سوخت، کمپرسور، رادیاتور، پمپ خنک کننده و پمپ رطوبت زن هستند. در بخش اول مدل سازی در محیط سیمولینک نرم افزار متلب انجام شده است. اثرات دما، فشار، استوکیومتری هوا و رطوبت نسبی واکنش دهنده ها بر روی ولتاژ خروجی توده پیل سوختی تحقیق شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش این چهار پارامتر همگی موجب افزایش ولتاژ توده پیل سوختی می شوند اما در این بین افزایش رطوبت نسبی تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی ولتاژ خروجی دارد و واکنش دهنده ها قبل از ورود به پیل سوختی بایستی رطوبت زنی شوند. کمپرسور در حدود %25-20 توان تولیدی توسط توده پیل سوختی را مصرف می کند لذا انتخاب کمپرسوری با بازده بالا می تواند قدرت خالص خروجی و بازده کل را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش دهد. ماکزیمم بازده کل سیستم در چگالی جریان های پایین اتفاق می افتد که کار در این محدوده موجب افزایش اندازه و در نتیجه قیمت توده پیل سوختی می شود لذا مطلوب است سیستم در چگالی جریان های متوسط (a/cm2 7/0) کار کند تا علاوه بر نزدیکی به نقطه ماکزیمم قدرت خالص خروجی از بازده کل نسبتا بالا نیز بهره مند باشد. در بخش دوم از این تحقیق با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی مختلف شرایط کاری بهینه شامل دما، فشار و استوکیومتری هوا برای دو تابع هدف بیشترین قدرت خالص خروجی میانگین و بیشترین بازده کل میانگین بدست آمده و با یک حالت غیر بهینه مقایسه شده است.

اساتید راهنما و مشاور

حسن حسن زاده

پایان‌نامه‌های مشابه

  • مدل سازی شبکه عصبی پارامتریک پیل سوختی پلیمری

    پایان‌نامه۲۰۱۳وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - پژوهشگاه مواد و انرژی - پژوهشکده انرژیسید محسن پورکیایی

    در این پژوهش از یک روش هوش مصنوعی برای پیش بینی رفتار یک پیل سوختی پلیمری w25 ساخته شده، به کمک شبکه عصبی پارامتریک استفاده شده است. پیل سوختی یک یا مجموعه ای از سلول های الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به طور مستقیم و با بازده بالا به انرژی الکتریک

  • مدلسازی دینامیکی یک سیستم پیل سوختی پلیمری با قدرت 50 کیلووات برای کاربرد در حمل و نقل

    پایان‌نامه۲۰۱۳وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه بیرجند - دانشکده مهندسیشریف قریب

    در این پایان نامه مدل سازی دینامیکی یک سیستم پیل سوختی پلیمری برای کاربرد در حمل و نقل در محیط سیمولینک متلب انجام شده است. برای این منظور از روش حجم کنترل متناهی استفاده می کنیم و پیل سوختی را به سه حجم کنترل کانال آند، کانال کاتد و بدنه پیل تقسیم بندی کرده و برای هر حجم کنترل م

  • مدل سازی و شبیه سازی پیل سوختی میکروبی

    پایان‌نامه۲۰۱۱وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی شیمیرامین صداقت وند

    پیل های سوختی میکروبی یکی از فناوری های نوپا در زمینه بازیابی انرژی موجود در پساب ها و تصفیه هم زمان آن هاست که در سال های اخیر توجه زیادی را به سوی خود جلب نموده است. در پژوهش پیش رو مدلی بر اساس هدایت مستقیم الکترون ها در بیوفیلم ارائه و نتایج شبیه سازی آن با داده های آزمایشگاه

  • مدل سازی انتقال جرم در پیل های سوختی پلیمری

    پایان‌نامه۲۰۱۳وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسیسعید زارعی

    پیل سوختی پلیمری (pemfc) با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، یکی از بهترین روش ها برای کاربرد های مختلف به عنوان یک منبع انرژی پاک و کارآمد می باشد. یک از نیازهای اساسی برای پیشرفت پیل های سوختی پلیمری، پیش بینی رفتار و عملکرد پیل سوختی است. مدلسازی عددی روشی کارآمد برای فهم پدی

  • مدل سازی و کنرل سیستم های تولید پراکنده پیل سوختی برای بهره برداری کارآمد

    پایان‌نامه۲۰۱۱وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه زنجاناکبر بیات

    انرژی نیاز اساسی برای استمرار توسعه ی اقتصادی، تدارک و تامین وسایل رفاه و آسایش زندگی بشری است. احتمال وقوع یک بحران انرژی و نگرانی های ناشی از پایان پذیری سوخت های فسیلی، ضرورت های زیست محیطی، افزایش روزافزون مصرف انرژی و رشد جمعیت و غیره محرک هایی هستند که توجه به منابع انرژی ت

  • شبیه سازی ترمودینامیکی رطوبت زن غشایی گاز به گاز نوع پوسته و لوله برای کاربرد در پیل سوختی پلیمری

    پایان‌نامه۲۰۱۴وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه بیرجند - دانشکده فنیمحمد باروتی اردستانی

    مدیریت آب در پیل¬های سوختی نقش اساسی در عملکرد آن دارد، لذا جهت کاهش تلفات ولتاژ ناشی از انتقال یون در غشا پیل سوختی ضروری است گازهای ورودی به ¬آن رطوبت¬زنی شوند. این کار به وسیله مرطوب¬سازی گازهای واکنش¬گر، قبل از ورود به پیل سوختی انجام می¬شود. یکی از بهترین روش-های رطوبت¬زنی،

اسناد مشابه

  • مدل سازی ترمودینامیکی چرخۀ هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/ توربین گازی دارای سیستم جذب اکسیژن غشای تبادل یونی با کاربرد در صنعت نفت

    مقالهمهندسی و مدیریت انرژیقاسم عرب، ghasem arab energy engineering department, azad university campus (hesarak), pounak square, ashrafi-isfahani highway, tehran, iran, postal code: 1477893855تهران- انتهای بزرگراه اشرفی اصفهانی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات حسین قدمیان، hossein ghadamian department of energy, materials and energy research center (merc) tehran, iranکرج، پژوهشگاه مواد و انرژی

    در این تحقیق، یک چرخه هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/توربین گازی با فناوری غشای تبادل یونی، به منظور جذب دی اکسیدکربن مورد بررسی و تحلیل های ترمودینامیکی قرار گرفته است. این چرخه با هدف تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک سکوی نفتی کشور طراحی شده و دی اکسیدکربن تولیدی آن به مخزن نفتی

  • مدلسازی و بهینه سازی یک سیستم پیل سوختی محرک خودرو با قدرت 50 کیلووات

    مقاله۲۰۱۶مهندسی مکانیک مدرسحسن حسن زاده، هادی جعفری

    در سالهای اخیر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر با توجه به محدودیت منابع سوختهای فسیلی، بازده کم موتورهای احتراق داخلی و آلایندگی زیست محیطی آن ها، مورد توجه محققان و شرکتهای خودروسازی قرار گرفته است. با استفاده از سیستم های پیل سوختی به جای موتورهای احتراق داخلی می توان تا حدی

  • مدلسازی و بهینه سازی یک سیستم پیل سوختی محرک خودرو با قدرت ۵۰ کیلووات

    مقالهمهندسی مکانیک مدرسحسن حسن زاده، عضو هیات علمی دانشگاه بیرجند هادی جعفری، کارشناس ارشد

    در سالهای اخیر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر با توجه به محدودیت منابع سوختهای فسیلی، بازده کم موتورهای احتراق داخلی و آلایندگی زیست محیطی آن ها، مورد توجه محققان و شرکتهای خودروسازی قرار گرفته است. با استفاده از سیستم های پیل سوختی به جای موتورهای احتراق داخلی می توان تا حدی

  • مدلسازی و بهینه سازی یک سیستم پیل سوختی محرک خودرو با قدرت 50 کیلووات

    مقاله۲۰۱۶مهندسی مکانیک مدرسحسن حسن زاده، هادی جعفری

    در سالهای اخیر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر با توجه به محدودیت منابع سوختهای فسیلی، بازده کم موتورهای احتراق داخلی و آلایندگی زیست محیطی آن‌ها، مورد توجه محققان و شرکتهای خودروسازی قرار گرفته است. با استفاده از سیستم‌های‌پیل سوختی به جای موتورهای احتراق داخلی می‌توان تا حدی

  • مدل سازی سه بعدی نیم پیل کاتدی پیل سوختی غشای الکترولیتی پلیمری

    مقاله۲۰۱۴پژوهش نفتمحمد زردشتی زاده یزدی، رامین کرمی، محمد ایازی

    در این مقاله، مدل سه بعدی پیل سوختی غشای تبادل یونی بررسی شده است. این مدل برای نیم پیل کاتدی صورت گرفته که شامل کانال گازی کاتدی از نوع موازی، لایه نفوذ گازی کاتدی و غشای پلیمری می باشد. پدیده های مورد بررسی در این مقاله، انتقال جرم در لایه های نفوذ گازی، واکنش الکتروشیمیایی در