پارس پروژه (پرتال پروژه های دانشگاهی)

ME1 -پروژه پایانی مکانیک : استفاده از هیدروژن در سیستم های حمل ونقل

کد محصول: me1

فرمت فایل word

تعداد صفحات 135 صفحه

قیمت : 35000 تومان

فهرست

واژه های کلیدی .

چکیده .....

1 - مقدمه ..........

    2- پیلهای سوختی ...

             2-1 کارکرد پیل سوختی یا فیوسل ..

                           2-1-1- سهم سیستم های پیل سوختی در کاهش نشر دی اکسیدکربن    درحوزه های کاربردی آن ها....

             2-2- تاریخچه پیل سوختی .....

             2-3-عملکرد پیل سوختی ...

             2-4-انواع پیل سوختی

                         2-4-1 پیل سوختی قلیایی....

                          2-4-2- پیل سوختی اسید فسفریک.....

                         2-4-3 پیل سوختی کربنات مذاب......

                          2-4-4 پیل سوختی اکسید جامد.

                         2-4-5 پیل سوختی با الکترولیت پلیمر جامد..

            2-5-سلول های سوختی چگونه کار می کنند

                        2-5-1 مشکلات سلول سوختی ..

                        2-5-2 اهداف سلول سوختی 

                          2-5-3 بررسی امکان ساخت پیلهای سوختی در ایران و شناسایی                                           سازندگان احتمالی.....

            2-6دیدگاههای زیست محیطی در بکارگیری از پیل سوختی

            2-7پلاریزاسیون در پیلهای سوختی

            2-8 نیروگاه پیل سوختی .....

3- متانول و کاربرد آن در اتومبیل پیل سوختی.....

           3-1 تولید، مصرف و بازار متانول در ایران، منطقه خلیج فارس و جهان..

           3-2تغییرات مصرف سالیانه متانول در نقاط مختلف جهان در سالهای آینده......

           3-3ایجاد و توسعه شبکه ذخیره سازی و پخش متانول و هیدروژن برای اتومبیل    ها

          3-4-چرا ایران باید هر چه سریع تر فن آروی پیل سوختی را به دست بیاورد؟...

          3-5-مقایسه هزینه های متانول و بنزین به عنوان سوخت اتومبیل...

           3-6 تولید و تجزیه طبیعی متانول ....

          3-7 تماس انسان با متانول

          3-8 آیا مصرف متانول در اتومبیل پیل سوختی، گاز گلخانه ای تولید می                   شود؟...

4- بررسی گازهای تولید کننده اوزون شهری .

5-مقایسه اتومبیل های با سوخت گاز طبیعی فشرده (سی ان جی ) با اتومبیل پیل سوختی متانولی  ....

              5-1 نتیجه گیری ....

6- منابع تجدید پذیرانرژی برای تولید هیدروژن .

7- توافقنامۀ جهانی هیدروژن ....

8- نگرش زیست محیطی به هیدروژن ...

9- الکترولیز آب

         9-1- الکترولیز آب بدون برق

10- روشی برای تولید ارزان هیدروژن ......

11- تولید هیدروژن از زغال سنگ .....

12- ریفرمینگ بخار ..

13- گاز سنتز ..

         13-1 روشهای تولید گاز سنتز......

         13-2 فرايند مناسب جهت توليد گاز سنتز

14- محدودیت های کاربرد انرژی هیدروژن .

         14-1 مقاومت افکار عمومی .

         14 -2-محدودیت های زیر بنایی .....

         14-3 ذخیره سازی به همراه خودروها ...

15- بررسی تئوري استفاده از هیدروژن در موتور جرقه اي و تنها آلاینده آن.....

        15-1 فرآیند مکش...

        15-2 فرآیند تراکم.....

        15-3 فرآیند احتراق ...

          15-4 معادله بقاء جرم در خلال احتراق ....

           15-5 فرآیند انبساط ....

          15-6 فرآیند تخلیه .....

          15-7 نتایج به دست آمده ...

16- کاهش سایز منبع انرژی ثانویه در خودروی پیل سوختی با استفادهاز کنترل مستقیم گشتاور..

         16-1 کنترل مستقیم گشتاور ....

             16-2 شبیه سازی ....

17- فرایند ریفورمینگ گاز طبیعی با بخار آب در راکتورهای غشایی .

         17-1مدل سینیتیکی واکنشهای اصلی فرایند SMR ...

         17-2 مکانیزم جداسازی با غشا.....

         17-3 مقایسه نسبت بخار آب به متان در خوراک ورودی به راکتور غشایی و راکتور معمولی.....

         17-4 اثر فشار واکنش بر میزان تبدیل متان در راکتورها معمولی...

         17-5 نتیجه گیری ...

18- توصیف وسیله نقلیه هیبرید پیل سوختی..

             18-1-  مقایسه سیستم پیل سوختی و موتورهای مرسوم ......

             18-2- نتیجه گیری ..

بدون منابع

واژه های کلیدی  فارسی:

موتور هیدروژن سوز، سوخت پاک، سازگار با محیط زیست، پیل سوختی، خودروهای هیبریدی، الکترولیت، هیدروژن، خودروی برقی، منبع انرژی ثانویه، کنترل مستقیم گشتاور، راکتور غشایی، ریفورمینگ با بخار آب، نانو لوله های کربنی، وسیله سازی عددی، مدل سه بعدی، پیل سوختی هیدروژنی،

واژه های کلیدی انگلیسی:

Direct torque control, membrane reactor, traditional reactor, carbon nano tube, energy efficiency, steam reforming, autothermal reforming,

 چکیده:

در این پروژه به روشهای تولید هیدروژن و کاربرد آنها در وسایل نقلیه و محدودیتهای استفاده از آنها در وسایل نقلیه پرداخته می شود و در آخر هم صرفه بود ن استفاده از هیدروژن را از نظر اقتصادی بررسی می کنیم و آنها را با وسایل نقلیه هیدروژنی مقایسه می کنیم.

برای تولید هیدروژن روشهای مختلفی وجود دارد که 99% تولید هیدروژن توسط ریفورمینگ سوختهای فسیلی با بخار آب است. سوختهای فسیلی حاوی مقادیر بسیار زیادی هیدروژن می باشند ( مثل CH4 و C2H8) و با واکنش دادن آنها با بخار آب مقادیر زیادی هیدروژن آزاد می شود.

 در ادامه به معرفی پبل های سوختی می پردازیم پیل های سوختی به این ترتیب کار می کنند که اکسیژن با هیدروژن ترکیب می شود و گرما و آب بعلاوه جریان الکتریسیته تولید می شود. همانطور که مشخص است پیل های سوختی سهم قابل ملاحضه ای در کاهش نشر دی اکسید کربن دارند چون بدون سوزاندن سوخت های فسیلی از انرژی آنها استفاده می کنند و همچنین علاوه بر ان می توان از سیستم CCS که عبارت است از جذب دی اکسید کربن استفاده کرد. پیل های سوختی انواع متفاوتی  دارند که میتوان به پیل سوختی قلیایی، پیل سوختی اسید فسفریک، پیل سوختی کربنات مذاب، پیل سوختی اکسید جامد، پیل سوختی با الکترولیت پلیمر جامد اشاره کرد. که اینها را به خاطر انواع مختلف الکترولیت هایی که در آنها وجود دارد دسته بندی کرده اند. مثلا در پیل سوختی قلیایی الکترولیت هیدروکسید پتاسیم استفاده میشود و در پیل سوختی اسید فسفریک الکترولیت اسید فسفریک مورد استفاده قرار می گیرد. اما به طور کلی کار تمام این انواع پیل سوختی این است که هیدروژن و اکسیژن را با هم واکنش داده و آب و گرما و هیدروژن را تولید می کنند. اما در راه استفاده از پیل های سوختی مشکلاتی وجود داشت  و یکی از آن ها این بود که هیدروژن در دسترس نبود  که بتوان آن را به عنوان خوراک ورودی با اکسیژن در پیل سوختی ترکیب کرد اما این مشکل را با مبدلها برطرف کردند. مبدل دستگاهی است که سوخت های هیدروکربنی (گاز طبیعی، پروپان و بوتان) و یا سوخت های الکلی را به هبدروژن تبدیل می کند به ایت ترتیب با داشتن سوخت هیدروکربنی و مبدل سوخت مواد اولیه مورد نیاز برای پیل سوختی تامین می شد.

در ادامه به بررسی تولید هیدروژن از متانول پرداخته می شود استفاده از متانول برای تولید هیدروژن از این نظر بهتر از سوختهای فسیلی است که در آن پیوند بین کربن و کربن وجود ندارد پس در دمای پایین تر می توان پیوند ها را شکست و هیدروژن نیز راحتتر تولید می شود. که البته خود متانول از گاز متان تولید می شود. همچنین متانول نسبت به سوختهای فسیلی دارای قبلیت اشتعال کمتری است و قابلیت انتشار کم به محیط  به دلیل فشار بخار پایین را دارد که این ها از مزایای استفاده از متانول می باشند.

از روش های دیگر تولید هیدروژن الکترولیزآب است. در آن با استفاده از یک اختلاف پتانسیل اولیه ملکولهای آب را تجزیه کرده و اکسیژن و هیدروژن تولید می کنند. الکترولیز دارای مزیت هایی نسبت به روش های دیگر تولید هیدروژن است که از جمله آن ها می توان به این اشاره کرد که با الکترولیزآب هم میتوان هیدروژن و هم می توان اکسیژن لازم را بدست آورد و الکترولیز آب هیدروژن را با درصد خلوص بالا تولید می کند و هزینه های آب نسبت به روش های دیگر بسیار کمتر است اما مشکلی که در اینجا با آن سروکار داریم این است که برای الکترولیز به انرژی الکتریکی اولیه ای نیازمندیم، برای حل این مشکل کارهایی انجام شد از جمله این که دستگاه هایی تولید شد که بدون جریان اولیه برق الکترولیز آب را انجام می دادند. و برای انجام این کار از انرژی الکترومغناطیسی استفاده می شود که این دستگاه خود دارای محدودیت هایی است از جمله آن که این دستگاه ها دارای حجم زیادی می باشند.

استفده از هیدروژن دارای محدودیت زیادی است از اولین این محدودیت ها مقاومت افکار عمومی است چون هنوز این سوخت در بین مردم جا باز نکرده است و مردم آن را به عنوان یک سوخت قبول ندارند، از دیگر محدودیت های آن محدودیت های زیر بنایی است که مربوط می شود به تولید خودرو هایی که از سوخت هیدروژن استفاده کنند و همچنین دسترسی آسان به هیدروژن، از دیگر محدودیت ها ذخیره سازی هیدروژن در اتومبیل است چون ذخیره کردن هیدروژن در اتومبیل نیازمند حجم زیادی است برای این مشکل راه کارهایی ارائه شده است که می توان به فشرده کردن هیدروژن و ذخیره سازی سرد هیدروژن مایع و جذب روی هیدرهای فلزی اشاره کرد.

در ادامه بحث به توضیح در مورد تنها آلاینده سوخت هیدروژنی که اکسید ازت است پرداخته شده است. که میزان اکسید ازت ازاد شده به عوامل متعددی از جمله دمای احتراق بستگی دارد در این پروژه بررسی شده است که نشر اکسید ازت در ضریب تعادل های مختلف چقدر است.

در خوردروهای هیدروژنی یه خاطر دینامیک کند موتور باید از یک منبع انرژی ثانویه مانند باتری یا خازن استفاده کرد در این پروژه این موضوع را مورد بررسی قرار می دهیم که با استفاده از کنترل مستقیم گشتاور چگونه می توان این حجم منابع را کاهش داد.

در مرحله بعد در مورد ریفورمینگ گاز طبیعی با بخار آب در راکتور های غشایی صحبت شده است که در این روش با استفاده از راکتورهای غشایی هیدروژن را از گاز سنتز جدا می کنند. که از جمله مزیت هایی که در این روش وجود دارد این است که این روش در دماهای پایین تری انجام می شود و همچنین میزان خالص سازی هیدروژن دراین روش بسیار بیشتر است.

 

1-مقدمه:

هيدروژن ماده اوليه بسيار مهم در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي محسوب مي شود. ميزان توليد فعلي سالانه هيدروژن در جهان حدود 50 ميليون تن در سال است. در اين ميان 99% هيدروژن توسط فرآيند ريفرمينگ سوختهاي فسيلي (عمدتاً گاز طبيعي) با بخار آب توليد مي شود. 97% اين ميزان توليد در همان مكانهاي مصرف (پتروشيمي ها، پالايشگاهها و ...) مي باشد و حدود 3% به صورت تجاري و به منظور فروش توليد مي شود. عمده مصارف هيدروژن را مي توان در پالايشگاهها جهت فرآيند هيدروژناسيون، واحدهاي پتروشيمي جهت توليد آمونياك و متانول و همچنين تبديل پارافينها به الفينها ذكر كرد.

همزمان با فشار فزایندۀ سازمانهای مسئول برای جلوگیری از گرم شدن بیشتر کرۀ زمین در اثر انتشار گازهای گلخانه ای که ناشی از سوختن سوختهای فسیلی می باشند ، تمرکز زیادی بر روی تولید و استفاده از گاز هیدروژن بعنوان یک منبع انرژی شده است. ارزش نهفته کاربرد گاز هیدروژن بعنوان سوخت یا حامل انرژی آن است که در محلی که این گاز سوزاننده و مصرف می شود فقط بخار آب تولید می شود و آلودگی بسیار ناچیزی را ممکن است ایجاد کند و یا اصلاً آلودگی ایجاد نمی کند. آنچه در این رابطه درباره هیدروژن باید گفت آن است که هیدروژن مانند سوختهای فسیلی و گاز طبیعی بطور آماده در طبیعت یافت نمی شود و لذا تولید آن نیازمند صرف هزینه انرژی اولیه است که بایستی بتوان آن را از منابع خاصی بطور فراوان و با قیمت قابل رقابت تولید نمود .در هر صورت کاربرد هیدروژن بعنوان یک منبع عام انرژی دارای محدودیتهای تکنولوژیک و ابزاری می باشد.

نکته دیگر اینکه گاز هیدروژن با حداکثر راندمان احتراق ، سوخته شده و واکنش احتراق آن به طور نسبتاً کاملی انجام می شود .به این ترتیب از دو جنبۀ مهم اقتصادی و زیست محیطی برنامۀ کاربرد هیدروژن بعنوان منبع انرژی حائز اهمیت است.

اگرچه هیدروژن بعنوان یک حامل انرژی می تواند انعطاف پذیری زیادی را در الگوهای مصرف انرژی در جهان ایجاد کرده و آنها را بهبود دهد ولی باید یادآور شد که هنوز بازار تجارتی گسترده ای برای هیدروژن بعنوان یک حامل انرژی وجود ندارد و کاربردهای عمدۀ آن به مصرف در صنایع نفت و پتروشیمی و سایر واحدهای تولیدی مواد شیمیایی محدود می شود و تنها کاربرد مستقیم گاز هیدروژن بعنوان عامل تأمین انرژی در پیلهای سوختی می باشد که با سوختن هیدروژن در پیل نیروی برق تولید می شود و هم اکنون در صنایع بزرگ اتومبیل سازی کاربرد این پیلهای سوختی بعنوان عامل محرکه مورد توجه جدی قرار گرفته است و در واقع به صورت یک برنامۀ راهبردی در آمده است . پیلهای سوختی در مقیاس بزرگ نیز مورد توجه هستند که از آنها بعنوان مولدهای برقی در موارد پشتیبانی استفاده می شود.بنابراین اگرچه در حال حاضر در کاربردهای تجارتی انرژی در جهان هیدروژن دارای مصرف عمده نمی باشد ولی وقت آن رسیده است که هیدروژن جایگاه مناسب خود در بازار انرژی جهان را پیدا نماید. هیدروژن می تواند مانند گاز طبیعی بعنوان سوخت گازی در شبکه های گاز شهری مورد استفاده قرار گیرد. همچنین می توان گاز هیدروژن را با گاز طبیعی مخلوط کرده و آن را به مصرف رساند. یک تجربۀ عملی نشان داده است که حدود 10 تا 15 % حجمی گاز هیدروژن به شبکه سوخت گاز شهری مشکل خاصی را ایجاد نکرده است ضمن اینکه انتشار گاز دی اکسید کربن  را به مقدار قابل توجهی کاهش داده است .

یک نمونۀ دیگر در شهر مونترال حدود 5% حجمی معادل 15 % محتوای انرژی ، هیدروژن به سیستم سوخت وسایل نقلیۀ گاز سوز ( گاز طبیعی ) اضافه گردید و پس از اینکه موتور آنها تنظیم می گردید تا عملکرد آن بهینه باشد ، در مقایسه باسوختن گاز طبیعی کاهش اکسیدهای ازت و مواد فرار آلی در گازهای اگزوز بسیار قابل توجه بوده است . همچنین در کشور هلند در یک طرح که توسط دولت دنبال و اجرا گردید یک شبکه گازی توزیع و مصرف هیدروژن به عنوان سوخت شهری ایجاد شد برای شبکه توزیع از خطوط لولۀ پلاستیکی استفاده گردید همچنین هیدروژن می تواند بازار سودمندی در صنعت حمل و نقل داشته باشد. کاربرد هیدروژن به عنوان سوخت وسایل نقلیه می تواند این آلاینده های جوی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد . در رابطه با مصرف هیدروژن بعنوان حامل انرژی سوختی دو مشکل عمده وجود دارد که موضوع بسیاری از طرحهای مطالعاتی – تحقیقاتی می باشند . اول اینکه هیدروژن بطور گسترده و با قیمت مناسب رقابتی در دسترس نمی باشد . دوم ذخیره کردن سوخت همراه با وسیلۀ نقلیه هنوز به آسانی امکان پذیر نشده است و ذخیره سازی در حجم مناسب در حال حاضر یک مشکل عمده است .

یکی دیگر از زمینه های مستعد کاربرد هیدروژن بعنوان منبع انرژی تولید نیروی برق مورد نیاز شهری است . در این روش گاز هیدروژن ممکن است به روشهای مختلفی که در حال حاضر متداول نیستند تولید شده و سپس در توربینهایی که نمونه آنها ساخته نشده است برای تولید برق بکار رود . یک پروژه بزرگ در کشور ژاپن برای ساخت این توربینها در حال اجراست . قرار است این توربین از سوخت مایع هیدروژن استفاده کرده و در حدود500 مگاوات ظرفیت تولید برق داشته باشد.  توسعه کاربردهای دیگر هیدروژن در آینده در صنایع فضانوردی و هواپیمایی است. در حال حاضر در صنایع فضانوردی در مواردی استفاده می شود و شرکتهای هواپیما سازی نیز فعالیتهایی را برای ساخت هواپیما ، با سوخت هیدروژنی را آغاز کرده اند که این سوخت بسیار با جو سازگار می باشد .

2-پیلهای سوختی

یکی از شیوه های اساسی که تکنولوژی آن در دهه های اخیر به سرعت توسعه یافته است، استفاده از پیلهای سوختی جهت تامین همزمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی می باشد. در این روش که به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوختهای فسیلی بدون احتراق استخراج می گردد. این سیستمها در مقایسه با سایر روشها از کارایی زیادی برخوردار بوده و آلودگی بسیار کمی تولید می کنند. پیلهای سوختی راه حل مناسبی برای مشکلات مختلف مربوط به انرژی هستند.

پیل سوختی در واقع یک وسیله الکتروشیمیایی است که بطور مداوم انرژی شیمیایی یک سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند (اکسیداسیون سوخت). تفاوت اساسی میان پیلهای سوختی و باطری ها در طبیعت پیوسته ذخیره انرژی است. در یک باطری سوخت و ماده اکسید کننده با یکدیگر در یک مجموعه قرار گرفته اند به طوری که هر گاه واکنشگرها مصرف شوند باطری باید تعویض یا در صورت امکان مجددا ً پر شود. در پیل سوختی از سوختهای گازی  یا مایع مانند هیدروژن، متانول، هیدرازین، هیدروکربنها و گاز مصنوعی حاصل از زیست توده و ماده اکسید کننده اکسیژن گازی و یا هوا استفاده می شود.

2-1-کارکرد پیل سوختی یا فیوسل:

سری پیل سوختی جهت تولید انرژی با راندمان بهینه ، نیازمند تجهیزات جانبی بنام سیستم پیل سوختی است که شرایط بهینه عملکرد برای پیل سوختی ، شامل خلوص سوخت ، مقدار هوا و سوخت ورودی به سری پیل سوختی ، رطوبت گازها و مدیریت آب ، کنترل دما و نهایتا فشار گازها در سیستم و سری پیل سوختی را کنترل نمایند. یک سیستم پیل سوختی را می‌توان به سه قسمت عمده شامل بخش :

1- سوخت رسانی (مبدل سوخت و سیستم ذخیره هیدروژن)

 2- تولید انرژی شامل سری پیل سوختی و سیستم کنترل رطوبت ، فشار ، دما و دبی گازها

3- تبدیل انرژی که مربوط به فصل مشترک بین پیل سوختی و مصرف کننده برق جهت تبدیل جریان و ولتاژ برق به ولتاژ و جریان مناسب می‌باشد، تقسیم نمود.

متناسب با نوع پیل سوختی و کاربرد آن ، این سیستمها ساده و یا پیچیده می‌باشند، به عنوان نمونه در پیلهای سوختی نیروگاهی ، بخش مبدل سوخت که سوختهای فسیلی ، بیومس و یا  را تبدیل به هیدروژن خالص می‌نماید، بخش پیچیده و اصلی سیستم سوخت رسانی را تشکیل می‌دهد. 

پروژه درسی مکانیک ، پروژه پایانی مکانیک سیالات و پروژه پایان نامه کارشناسی مکانیک درباره استفاده از هیدروژن در سیستم های حمل ونقل

ارسال نظر


کد امنیتی
بارگزاری مجدد

نظرات  

 
0 #1 حمید کریم زاده در تاریخ: د 06 ارديبهشت 1395 ، ساعت 12:02 ب ظ
سلام پروژه me1اماده اماده هست یاباید ویرایش وصفحه بندی بکنیم برا پروژه می خوام ب دانشگاه ارائه بدم میشه شماره تلفنی لطفا کنی برا هماهنگی بیشتر
نقل قول
 

راهنمای خرید

نحوه ی خرید

1- پرداخت اینترنتی: برای پرداخت اینترنتی اینجا کلیلک کنید

2.کارت به کارت: با استفاده از پایانه های خود پرداز مبلغ محصول را به شماره کارت زیر انتقال داده و سپس  4 رقم آخر کارت،ادرس ایمیل و کد محصول را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید  6104337867130005 به نام علی اصغر رحیمی موحد بانک ملت

3: واریز نقدی به شماره حساب  ۱۲۶۰۸۹۳۱۴۵ وسپس شماره فیش ادرس ایمیل و کد محصول  را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید

09372555240

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید