افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد | اختراع دوقلوها راندمان سیستم را 2 درصد بهبود بخشید

گروه استان‌های خبرگزاری آنا؛ با توجه به روند روبه ‌رشد مصرف انرژی در جهان استفاده از روش‌ها و دستگاه‌های جدید تولید انرژی با بازدهی بالا و آلایندگی پایین‌تر در اولویت قرارگرفته و مراکز علمی جهان به سمت اختراع این نوع دستگاه‌ها خیز برداشته‌اند. در واحدهای مختلف دانشگاه آزاد اسلامی نیز با توجه به رویکرد مسئله‌محوری دانشگاه، مخترعان، مبتکران و پژوهشگران به حل مسئله روی آورده‌اند.

اسماعیل و حسین فتاحیان دو برادر و از دانش‌آموختگان رشته مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور هستند که با هدایت و راهنمایی ناصر کردانی به ساخت دستگاه افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با کمپرسور مارپیچی تزریق مستقیم مایع در نسبت تراکم بالا در دمای محیط اقدام کرده‌اند.

خبرنگار خبرگزاری آنا به همین مناسبت با اسماعیل فتاحیان فارغ‌التحصیل دکتری مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور و عضو بنیاد ملی نخبگان و باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور درباره ثبت اختراع افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با کمپرسور مارپیچی و تزریق مستقیم مایع در نسبت تراکم بالا در دمای محیط گفت‌وگو کرده است.

فارغ‌التحصیل دکتری مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور اکنون به‌عنوان پژوهشگر پسادکتری در گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه دولتی علوم مالزی (Universiti Sains Malaysia) فعالیت‌های تحقیقاتی خود را ادامه می‌دهد.

مشروح گفت‌وگوی خبرنگار آنا با فارغ‌التحصیل دکتری مهندسی مکانیک-تبدیل انرژی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور در ادامه می‌آید.

آنا: جرقه اولیه اختراع و محصول موردنظر چه زمانی به ذهن شما رسید و چه چیزی باعث ساخت آن شد؟

فتاحیان: جرقه اولیه طرح سال دوم دوران تحصیل دکتری به ذهن بنده و همکارانم رسید، «دکتر ناصر کردانی» استادیار دانشکده مهندسی و فناوری دانشگاه مازندران و «دکتر حسین فتاحیان» پژوهشگر پسادکتری گروه مهندسی هوافضا دانشگاه دولتی علوم مالزی به‌عنوان همکار در این اختراع بنده را همراهی کردند.

آنا: در مورد اختراع توضیح می‌دهید؟

فتاحیان: با توجه به اینکه سیستم‌های ترکیبی پیل سوختی و توربین گاز به دلیل راندمان بالا و آلودگی زیست‌محیطی بسیار اندک مورد توجه قرارگرفته‌اند و دمای کاری بالای پیل باعث می‌شود که خروجی آن به‌عنوان یک منبع انرژی برای راه‌اندازی میکروتوربین گاز استفاده شود در این میان پیل سوختی اکسید جامد به‌عنوان یک پیل با دمای عملکرد بالا بهترین گزینه برای مصارف تولید هم‌زمان برق و حرارت است.

آنا: استفاده از این اختراع در کشور ما چه ضرورتی دارد؟

فتاحیان: در کشور ما لزوم کاهش آلودگی هوا و محیط‌زیست و استفاده بهینه از منابع انرژی، توجه به این فناوری را دوچندان کرده است، ازآنجاکه تاکنون بهینه‌سازی و افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل‌سوختی اکسید جامد و کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی در شرایط کارکرد محیطی انجام‌نشده است در این اختراع سعی کردیم که نسبت‌های تراکم متفاوت کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی نسبت‌های تراکم متفاوت کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی ۴، ۴/۱ و ۴/۲ مورد بررسی قرار داده تا نسبت مناسب برای افزایش بازدهی تعیین شود که درنهایت راندمان سیستم را حدود دو درصد بهبود بخشیده‌ایم.

آنا: چه اهدافی را در این تصمیم و اختراع خود دنبال کردید و نحوه عملکرد اختراع (دستگاه یا ...) چگونه بوده و برای چه مقاصدی سودمند است و کارایی و کاربرد دارد؟

فتاحیان: با توجه به روند روبه ‌رشد مصرف انرژی در جهان استفاده از روش‌ها و دستگاه‌های جدید تولید انرژی با بازدهی بالا و آلایندگی پایین‌تر در اولویت قرارگرفته است، امروزه با گسترش سیستم‌های مختلف تولید انرژی، روش‌های گوناگونی مانند استفاده از انرژی خورشیدی، انرژی باد، پیل‌های سوختی، میکروتوربین‌ها و دیزل ژنراتورها در تولید هم‌زمان مورد توجه قرارگرفته‌اند.

داشتن یک سیستم تولید انرژی قابل‌ اعتماد، کم‌هزینه و همیشه در دسترس استفاده از پیل‌های سوختی را به‌عنوان یک جایگزین مهم معرفی کرده است. در سیکل ترکیبی این اختراع از پیل سوختی اکسید جامد به همراه کمپرسور مارپیچی مایع تزریقی استفاده‌شده است. در این نوع کمپرسور تزریقی، مایعی با هدف روغن‌کاری و خنک‌کاری به محفظه تراکم و غالباً به یاتاقان‌های کمپرسور تزریق می‌شود. کمپرسورهای مارپیچ مایع تزریقی می‌توانند برای نسبت‌های فشار بالا به‌کار روند؛ زیرا که با یک مرحله تراکم هوا فشاری معادل ۱۳ بار ایجاد می‌کند، در این نوآوری، نسبت‌های تراکم متفاوت کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی ۴، ۴/۱ و ۴/۲ مورد بررسی قرار گرفت تا نسبت مناسب برای افزایش بازدهی تعیین شود.

همه محاسبات در دمای محیط ۲۹۸ کلوین است، با وجود همه پژوهش‌های گذشته که در دمای ۲۸۸ کلوین بوده است و دیگر نیاز به ایجاد بار سرمایشی برای رسیدن به شرایط کارکرد محیطی نیست و در تحقیقات گذشته نسبت تراکم کمپرسور ۴، نسبت بهینه بود، نتایج حاصل از این اختراع به این صورت است که میزان نسبت تراکم مناسب در دمای ۲۹۸ کلوین (شرایط محیطی) ۴/۱ است که حدود دو درصد بازدهی سیستم را افزایش می‌دهد، کاربردهای این اختراع در نیروگاه‌ها (نیروگاه‌های متمرکز و غیرمتمرکز اعم از تجاری و صنعتی) و صنایع وابسته است.

آنا: آیا نمونه خارجی این محصول و اختراع وجود دارد؟ اگر جواب مثبت است چه مزایایی در مقایسه با نمونه خارجی دارد؟

فتاحیان: بررسی‌های تئوریک روی این نوع از سیستم‌های ترکیبی نخستین بار در سال ۱۹۷۰ توسط شرکت آمریکایی زیمنس- وستینگهاس صورت گرفته است. در کشور ما نیز لزوم کاهش آلودگی هوا و محیط‌زیست و استفاده بهینه از منابع انرژی، لزوم توجه به این فناوری را افزایش می‌دهد، در این اختراع ادعا می‌کنیم که تاکنون بهینه‌سازی و افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی در شرایط کارکرد محیطی انجام‌نشده است.

نوآوری انجام‌شده در این است که نسبت‌های تراکم متفاوت کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی نسبت‌های تراکم متفاوت کمپرسور مارپیچ مایع تزریقی ۴، ۴/۱ و ۴/۲ مورد بررسی قرار گرفت تا نسبت مناسب برای افزایش بازدهی تعیین شود. همه محاسبات در دمای محیط ۲۹۸ کلوین است با وجود تلاش‌های قبلی که در دمای ۲۸۸ کلوین بوده است و دیگر نیاز به ایجاد بار سرمایشی برای رسیدن به شرایط کارکرد محیطی نیست و در مطالعات پیشین نسبت تراکم کمپرسور ۴، نسبت بهینه بود.

نتایج حاصل از این اختراع به این صورت است که میزان نسبت تراکم مناسب در دمای ۲۹۸ کلوین (شرایط محیطی) ۴/۱ است که حدود دودرصد راندمان سیستم را افزایش می‌دهد.

آنا: اختراع و محصول موردنظر اکنون در چه مرحله‌ای است آیا به تولید انبوه رسیده یا خواهد رسید؟ برای تولید آن از طرف نهاد یا ارگان خاصی استقبال شده است؟

فتاحیان: این اختراع در صورت همراهی و کمک نهادهای مربوط، ارگان‌ها و دانشگاه‌ها به مرحله تولید انبوه می‌رسد. محصول تاکنون به مرحله تولید نرسیده است.

آنا: وضعیت فعلی شما بعد از فارغ‌التحصیلی چگونه است؟

فتاحیان: اکنون به‌عنوان پژوهشگر پسادکتری در گروه مهندسی هوافضا دانشگاه دولتی علوم مالزی (Universiti Sains Malaysia) فعالیت‌های تحقیقاتی خود را ادامه می‌دهم. در طول دوران تحصیل در مقطع دکتری با همکاری استادان راهنما، تحقیقات گسترده‌ای درزمینهٔ‌های مختلف گرایش مکانیک-تبدیل انرژی به کمک‌های روش‌های عددی به‌ویژه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) داشته‌ام.

آنا: آیا نتایج تحقیقات به صورت مقاله منتشر هم شده است؟

فتاحیان: بله، نتایج حاصل از این تحقیقات در ژورنال‌های معتبر (ISI) و کنفرانس‌های داخلی و خارجی به چاپ رسیده است. علاوه بر این فعالیت به چاپ کتاب‌های ترمودینامیک مهندسی و پمپ‌های حرارتی برای گرمایش و سرمایش پایدار و ثبت یک اختراع با عنوان «افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با کمپرسور مارپیچی تزریق مستقیم مایع در نسبت تراکم بالا در دمای محیط» اقدام کرده‌ام.

آنا: سابقه تدریس هم دارید؟

فتاحیان: بله، در کنار فعالیت‌های پژوهشی به‌عنوان استاد حق‌التدریس دروس مهندسی مکانیک در دانشگاه‌های آزاد اسلامی واحد نور و چالوس و مؤسسه آموزش عالی مارلیک نوشهر فعالیت داشته‌ام.

آنا: درباره زمینه‌های تحقیقاتی‌تان توضیح دهید.

فتاحیان: زمینه‌های تحقیقاتی، استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی در تحلیل‌های آیرودینامیکی بال هواپیما، شبیه‌سازی جریان حول ایرفویل، روش‌های کنترل جریان فعال (مکش، دمش و ..) و غیرفعال (فلپ، اسلت، مولد گردابه و ...)، مدل‌سازی عددی جریان‌های توربولانسی، مدل‌سازی عددی جریان‌های دوفازی (جداسازی ذرات، سیکلون های گازی) و توربین‌های بادی محور عمودی (ساونیوس و داریوس) و محور افقی بوده است.

آنا: و کلام آخر...

فتاحیان: عنوان اختراع افزایش راندمان سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با کمپرسور مارپیچی تزریق مستقیم مایع در نسبت تراکم بالا در دمای محیط بوده و مشخصات همکاران و مالکان اختراع اسماعیل فتاحیان، ناصر کردانی و حسین فتاحیان است.

انتهای پیام/۴۱۱۷/۴۰۶۲/