تحلیل جامع انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی و بهینه‌سازی چندهدفه سیستم تولید هیدروژن از گازی‌سازی باگاس نیشکر به کمک بخار آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک و صنایع کاربردی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران

چکیده
بهره‌گیری از زیست‌توده باگاس نیشکر از طریق فرآیند گازی‌سازی، راهکاری امیدبخش برای تولید پایدار هیدروژن و مدیریت پسماندهای کشاورزی به شمار می‌رود. در این پژوهش، یک سیستم تولید هیدروژن مبتنی بر گازی‌سازی زیست‌توده باگاس نیشکر به کمک بخار آب با استفاده از تحلیل‌های چهارگانه انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی به‌طور جامع ارزیابی شد. نتایج تحلیل ترمودینامیکی نشان داد که راکتور گازساز به دلیل برگشت‌ناپذیری بالای فرآیندها، اصلی‌ترین منبع تخریب اگزرژی و هزینه‌ در سیستم است. سپس، بهینه‌سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم فراابتکاری زنبور عسل برای بهبود همزمان بازده انرژی، بازده اگزرژی، هزینه کل و نرخ انتشار دی‌اکسید کربن انجام گرفت. نتایج بهینه‌سازی منجر به افزایش بازده انرژی از ۳۶.۵۷% به ۴۱.۳۷% و بازده اگزرژی از ۲۹.۹۱% به ۳۱.۱۶% شد. همچنین، هزینه کل سیستم و دبی انتشار دی‌اکسید کربن کاهش یافتند. تحلیل حساسیت نیز نشان داد که افزایش دمای گاز سنتز و کاهش رطوبت زیست‌توده، عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد، در حالی که افزایش فشار، تأثیر منفی بر هزینه‌ها و آلایندگی دارد. این پژوهش نشان می‌دهد که گازی‌سازی باگاس نیشکر، یک مسیر امیدوارکننده برای تولید هیدروژن پایدار است و رویکرد بهینه‌سازی چندهدفه می‌تواند به تحقق سیستم‌های کارآمدتر و اقتصادی‌تر کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 02 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 20 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 06 آذر 1404