High Temperature Fuel Cell Consideration for Electrical Energy Production in Thailand

การพิจารณาเซลล์เชื้อเพลิงแบบอุณหภูมิสูงที่เหมาะสมสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทย

Name: Mareerat Chaimongkonsup

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: มารีรัตน์ ชัยมงคลทรัพย์

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)

; Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

; Net system Efficiency

; Fuel Processing Type

; เซลล์เชื้อเพลิง

; เกลือคาร์บอเนตหลอม

; ออกไซด์ของแข็ง

; กระบวนการผลิตไฮโดรเจน

Abstract: High temperature fuel cell is a high efficient and promising power generation system. In this research, the design of fuel cell system involves both the balance of plant (BOP) and the type of fuel processor with respect to the net efficiency (%LHV). The fuel cell process was simulated in Aspen Plus program to facilitate the analysis of a molten carbonate fuel cell (MCFC) and solid oxide fuel cell (SOFC) system. The fuel cell system includes fuel processor, heat exchangers, turbine, compressor, etc., To achieve this objective, optimal operating condition for enhancing process performance needs to be identified. The parameters studied were type of fuel processor (steam reformer, autothermal reactor and partial oxidation reactor), reactor temperature, feed ratio, design of balance of plant, and operating condition of fuel cell. The system operated with steam reformer in BOP 1 (reformer-burner type) gives the highest net efficiency and higher than that of BOP 2 (a pure reformer type). However, the systems operated with autothermal reactor and partial oxidation reactor in BOP 2 are higher than those operated in BOP 1, accordingly. For the case of steam reforming process, the net efficiency of MCFC system at the optimal operating condition (60.8 percent) was higher than that of SOFC system (58.1 percent). However, the net efficiency of the optimal operating condition of SOFC system was more than the optimal operating condition of MCFC system when operated with autothermal and partial oxidation reactions. The optimal reactor temperatures were 1075, 1025, and 1050 K for steam reforming, autothermal and partial oxidation reaction, respectively. H2O: C of steam reforming was 4:1, H2O: O2: C of autothermal reaction was 4:0.5:1 and O2: C of partial oxidation was 0.5:1 for MCFC case. Moreover, 1:1 of H2O: C of steam reforming, 2:0.5:1 of H2O: O2: C of autothermal reaction and 0.5:1 of O2: C of partial oxidation for SOFC case.

Abstract: เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงแบบอุณหภูมิสูงเป็นการผลิตพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง ในงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของรูปแบบ การจัดวางอุปกรณ์ในระบบ และชนิดของปฏิกิริยาในเตาปฏิกรณ์ต่อประสิทธิภาพของระบบเซลล์เชื้อเพลิง โดยใช้โปรแกรม ASPEN PLUS ในการ สร้างแบบจำลองของกระบวนการของระบบของเซลล์เชื้อเพลิงแบบคาร์บอเนตหลอมและแบบออกไซด์ของแข็ง ซึ่งระบบเซลล์เชื้อเพลิงประกอบ ด้วย เตาปฏิกรณ์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เทอร์ไบด์และคอมเพรสเซอร์ เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์การหาสภาวะที่เหมาะสมของเซลล์เชื้อเพลิง อุณหภูมิสูง ตัวแปรที่ทำการศึกษาในงานวิจัยนี้คือ ชนิดของเตาปฏิกรณ์ อุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์ สัดส่วนของสารป้อนเข้าในระบบ รูปแบบการจัด วางอุปกรณ์ในระบบ และสภาวะการดำเนินการของเซลล์เชื้อเพลิง จากการทำแบบจำลองของระบบเซลล์เชื้อเพลิงแบบอุณหภูมิสูงพบว่าระบบที่ ใช้ปฏิกิริยาปฏิรูปด้วยไอน้ำโดยใช้เตาปฏิกรณ์ชนิดที่มีเตาเผาอยู่ภายใน ให้ประสิทธิภาพสูงที่สุดและสูงกว่าการใช้เตาปฏิกรณ์อย่างเดียว อย่างไรก็ ตามระบบที่ใช้ปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล และ ปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยใช้เตาปฏิกรณ์อย่างเดียว ให้ประสิทธิภาพสูงที่สุดและสูงกว่าการใช้เตาปฏิกรณ์ ชนิดที่มีเตาเผาอยู่ภายใน ระบบที่ใช้ปฏิกิริยาปฏิรูปด้วยไอน้ำที่ดำเนินการด้วยเซลล์เชื้อเพลิงแบบเกลือคาร์บอเนตหลอมมีค่าเท่ากับร้อยละ 60.8 ซึ่ง ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็งที่มีค่าร้อยละ 58.1 อย่างไรก็ตาม ระบบที่ดำเนินการด้วยเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ ของแข็งให้ประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์เชื้อเพลิงแบบเกลือคาร์บอเนตเมื่อใช้ปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล และ ปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วน อุณหภูมิที่ เหมาะสมของทั้ง 3 ปฏิกิริยาคือ 1075, 1025 และ 1050 เคลวิน และ สัดส่วนของไอน้ำต่อคาร์บอนที่เหมาะสมของปฏิกิริยาปฏิรูปด้วยไอน้ำคือ 4:1, สัดส่วนของไอน้ำต่อก๊าซออกซิเจนต่อคาร์บอนที่เหมาะสมของปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล คือ 4:0.5:1 และสัดส่วนของก๊าซออกซิเจนต่อคาร์บอนที่ เหมาะสมของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วน คือ 0.5:1 สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงแบบเกลือคาร์บอเนตหลอม และในกรณีของเซลล์เชื้อเพลิงแบบออก ไซด์ของแข็ง สัดส่วนของไอน้ำต่อคาร์บอนที่เหมาะสมของปฏิกิริยาปฏิรูปด้วยไอน้ำคือ 1 :1 สัดส่วนของไอน้ำต่อก๊าซออกซิเจนต่อคาร์บอนที่เหมาะ สมของปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล คือ 2:0.5:1 และสัดส่วนของก๊าซออกซิเจนต่อคาร์บอนที่เหมาะสมของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วน คือ 0.5:1

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Apichai Therdthianwong

Role: Advisor

Name: Supaporn Therdthianwong

Role: Advisor

Created: 2005

Modified: 2009-01-30

Issued: 2008-12-25

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

text/plain

ISBN: 9741849702

CallNumber: CHE1698

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1698.pdf	842.48 KB	79	2022-04-23 10:35:31
2	CHE1698ab.pdf	48.87 KB	29	2022-01-30 11:24:11
3	CHE1698aben.txt	2.99 KB	22	2018-05-10 20:23:56
4	CHE1698abth.txt	3.05 KB	15	2020-11-12 14:31:46

ใช้เวลา

-0.955074 วินาที