الملخص: أظهرت خلايا الوقود ذات غشاء تبادل البروتون (PEMFCs) إمكانية تطبيق كبيرة في مجال توليد الطاقة النظيفة الخالية من الكربون. يمكن تحسين الحرارة المهدورة منخفضة الدرجة الناتجة عن خلايا الوقود من خلال مضخات الحرارة البخارية عالية الحرارة (HTSHPs) لتوليد البخار، مما يلبي الطلبين المزدوجين على الكهرباء والحرارة. تقترح هذه الورقة نظامًا متزاوجًا من PEMFC و HTSHP لتزويد الطاقة البخارية في المجال الصناعي. تم إنشاء النماذج الرياضية ونماذج العمليات لنظام فرعي من PEMFC ونظام فرعي من HTSHP، مما يحقق الارتباط الديناميكي الحراري بين النظامين الفرعيين. تم دراسة أنماط تأثير المعلمات التشغيلية (مثل درجة حرارة التشغيل وضغط PEMFC، ودرجة حرارة التكثيف لـ HTSHP، إلخ) على معلمات الخرج للنظام المدمج (مثل صافي الطاقة الكهربائية الخارجة من النظام، وصافي الطاقة الحرارية الخارجة من النظام، وإنتاج البخار، إلخ). تظهر النتائج أن كفاءة الطاقة الشاملة لنظام الربط PEMFC-HTSHP تصل إلى 85.17%، مما يعد تحسنًا كبيرًا مقارنة بكفاءة كهربائية تبلغ 39.12% لكتلة PEMFC. تشير النتائج إلى أن زيادة درجة حرارة التشغيل وضغط PEMFC أو تقليل درجة حرارة البخار المستهدف ودرجة حرارة التكثيف لـ HTSHP يعزز الطاقة الكهربائية الناتجة وكفاءة الطاقة العامة للنظام المدمج. توفر هذه الرؤى إرشادات نظرية وعملية قيمة لتحسين استخدام موارد الطاقة النظيفة.
درس وانغ وآخرون (الجمعة) هذا السؤال.