An Improved Model for a Combined Heat and Power System Equipped with Fuel Processing and PEMFC, a Techno-Economic and Environmental Feasibility Study

Ce travail porte sur une étude de faisabilité technico-économique et environnementale d'un système de cogénération équipé d'un traitement de combustible et d'une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) pour des applications résidentielles. L'unité de traitement du combustible transforme le gaz naturel (GN) en hydrogène, et la PEMFC utilisant l'hydrogène pour alimenter en électricité et en chaleur nécessaires aux applications résidentielles. Cette étude a modélisé la configuration du système de traitement du gaz naturel en hydrogène et son utilisation dans le système PEMFC à l'aide du logiciel de simulation Aspen HYSYS en régime permanent. L'efficacité énergétique et l'analyse de l'exergie pour des configurations de processus dans différentes conditions de fonctionnement ont été étudiées. Deux d'entre eux sont les configurations de référence ont été conçues sur la base de ce qui est proposé par Ballard Power Systems qui utilisent l'oxydation partiell. La première configuration du processus utilisé par Ballard comprend une unité de traitement de combustible par oxydation partielle fournissant l'hydrogène requis pour une PEMFC à basse température pour la production de chaleur et d'électricité. La deuxième configuration est équipée d'un système de traitement du carburant plus simple fonctionnant en intégration avec une PEMFC haute température. Dans la configuration 3, qui est un modèle d'art ouvert, une adsorption modulée en pression a été incorporée dans la configuration de procédé 1 à la place de l'unité d'oxydation préférentielle pour laquelle une pile PEMFC basse température est alimentée Dans la configuration de processus 4, Quelle est la configuration proposée de cette recherche, une PEMFC haute température est intégrée dans la configuration 3. L'idée de la configuration proposée est d'utiliser les gaz de dégagement de la PEMFC basses température de la configuration 3 pour alimenter une PEMFC haute température intégrée pour une production d'électricité et de chaleur supplémentaire. À notre connaissance, l'idée de la conception dans cette configuration est nouvelle est sur deux aspects : l'utilisation de l'adsorption modulée en pression et surtout l'intégration des piles basses températures et hautes températures et elle est présentée par cette étude.