مقدمه

در سیستم دوگانه یا هیبریدی، انرژی گرمایی خروجی از پیل سوختی بازیافت شده و از طریق موتور گرمایی به الکتریسیته تبدیل می‌شود. موتورهای گرمایی همچون توربین‌های گازی، توربین‌های بخار و موتورهای رفت‌ و برگشتی می‌توانند برای استفاده در این سیستم در نظر گرفته شوند.

به‌کارگیری توربین گاز و پیل سوختی در کاربردهای هیبریدی (تویوتا)

در این رابطه بخوانید: میکروتوربین و مزایای آن در تولید پراکنده انرژی

تا کنون میکروتوربین‌های گازی یا توربین‌های گاز کوچک (Micro Gas Turbines) یا MGT برای این کاربرد ساخته و تست شده است. MGT نوعی توربین گاز کوچک است که به‌ویژه برای یکپارچه شدن و ترکیب با پیل سوختی اکسید جامد (Solid Oxide Fuel Cells) یا SOFC بسیار مناسب است.

به‌کارگیری توربین گاز و پیل سوختی در کاربردهای هیبریدی (میتسوبیشی هیتاچی)

به‌کارگیری توربین گاز و پیل سوختی در کاربردهای هیبریدی (میتسوبیشی هیتاچی)

ویژگی‌ها

این ترکیب به علت چندین ویژگی میکروتوربین‌های گازی (MGT) است که با نیازهای پیل سوختی دما بالا سازگار است. این ویژگی‌ها عبارتند از:

• دمای ورودی توربین در میکروتوربین‌ها به نسبت توربین‌های گازی پایین‌تر است، که می‌توان این دما را از طریف SOFCها تامین کرد.
• نسبت فشار در میکروتوربین نسبت به توربین‌های گازی پایین‌تر است.
• برای افزایش بازده میکروتوربین معمولاً از ری‌کوپراتورها (Recuperation) استفاده می‌شود. تجهیزات این سیستم شامل مبدل حرارتی است. همچنین وجود دبی جریان بالای بین کمپرسور و توربین باعث می‌شود که میکروتوربین با سیکل‌های هیبریدی به راحتی همراه شود.
• استفاده از پیل‌های سوختی در فشار‌های بالا بازده آن‌ها را افزایش می‌دهد.
• اندازه پیل‌های سوختی کنونی نسبتاً کوچک است (بین 25/0 تا 5/1 مگاوات) که باعث می‌شود استفاده از میکروتوربین راحت‌تر باشد.
• چگالی توان (Power Density) سیستم افزایش می‌یابد.
• هزینه نهایی تولید آن کم است.

در این رابطه بخوانید: طراحی، ساخت و توسعه تست استند میکروتوربین

به‌کارگیری توربین گاز و پیل سوختی در کاربردهای هیبریدی (میتسوبیشی هیتاچی)

در عمل پیل‌های سوختی اکسید جامد می‌توانند در حالت ساده و یا در شکل‌های پیچیده در سیکل‌های دوگانه قرار گیرند. این امکان وجود دارد که بتوان گازهای خروجی از آند و کاتد را بازیافت کرد و دوباره به پیل فرستاد. با این طرح می‌توان از سوخت ورودی به پیل استفاده بیشتری کرد و راندمان را بهبود بخشید.

در این نوشتار تصاویر مختلفی از سیستم تولید توان هیبریدی میکروتوربین گازی و پیل سوختی محصول گروه میتسوبیشی هیتاچی را مشاهده می‌کنید.

سیستم تولید توان هیبریدی و به‌کارگیری میکروتوربین گازی و پیل سوختی (میتسوبیشی هیتاچی)

سیستم تولید توان هیبریدی و به‌کارگیری میکروتوربین گازی و پیل سوختی (میتسوبیشی هیتاچی)