آزاده میروکیلی

تقاضا برای منابع انرژی پاک و پایدار به سرعت در حال افزایش است. در نتیجه، ذخیره سازی انرژی خورشیدی با بهره گیری از واکنش های شیمیایی برگشت پذیر، به گزینه ای به روز و قابل اعتماد تبدیل شده است. هدف این پژوهش، بررسی چرخه های ترموشیمیایی مبتنی بر آمونیاک در ذخیره سازی و بازیابی انرژی خورشیدی است. در این پژوهش، یک چرخه ترموشیمیایی برای ذخیره سازی انرژی حرارتی، بر پایه ی آمونیاک به عنوان حامل شیمیایی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفته شد. در این چرخه ، واکنش گرماگیر تجزیه آمونیاک در یک راکتور بستر ثابت با جداره فلزی تحت گرمای خورشید قرار می‎گیرد و آمونیاک به هیدروژن و نیترون تبدیل می‎شود. محصول گازی گرم این راکتور در یک مبدل حرارتی با آمونیاک مایع تبادل حرارت می‎دهد و سبب کاهش دما می‎شود. درواقع انرژی خورشیدی به صورت انرژی شیمیایی در مخزن ذخیره‏سازی آمونیاک ذخیره می‎شود. محصول گازی شامل هیدروژن و نیتروژن در راکتور سنتز با انجام واکنش معکوس گرمازا، مجدد آمونیاک و گرمای زیادی تولید کرده است که از آن می‎توان جهت تولید برق استفاده کرد. در این پژوهش، مدل های عددی و شبه همگن توسعه داده شد که عملکرد حرارتی و سینتیکی راکتورهای بستر ثابت تجزیه و سنتز را برای ماده حمل کننده هیدروژن آمونیاک، شبیه سازی می کند. سپس شرایط عملیاتی راکتور به منظور افزایش تولید انرژی حرارتی بهینه سازی می‏شود. نتایج نشان داد که چرخه ترموشیمیایی مبتنی بر آمونیاک قادر است در فرآیند سنتز، نرخ انرژی گرمایی واکنش معادل 61/10 وات بر سانتی‏متر را با بازده حرارتی 15/26 % ذخیره کند. هدف بهینه سازی برای حداکثر بازده انرژِی گرمایی با 61/15 برای آمونیاک تعیین شد و و دبی بخار 054/0 کیلوگرم بر ثانیه و و برق تولیدی 12/0 بدست آمد. در مجموع، این پژوهش می تواند به توسعه سامانه های ذخیره سازی انرژی ترموشیمیایی کمک کند و افزایش بهره وری در نیروگاه های خورشیدی متمرکز را فراهم سازد.