Thermodynamic Analysis of an Integrated Solar-based Chemical Reactor System for Hydrogen Production

Yunus YÜKSEL; Murat ÖZTÜRK

doi:https://doi.org/10.31202/ecjse.67131

Makale detayları

Thermodynamic Analysis of an Integrated Solar-based Chemical Reactor System for Hydrogen Production

Yazarlar:

Yunus YÜKSEL | Murat ÖZTÜRK

Yayıncı:

Tayfun UYGUNOĞLU

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

El-Cezeri 2015 Vol.2 Issue 2, pp.19-27

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

6/2015

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000407159

eISSN:

2148-3736

pISSN:

2148-3736

DOI:

https://doi.org/10.31202/ecjse.67131

Özet:

 


The biggest advantage of the renewable energy based systems is that these energy systems are environmentally friendly, since they emit very few pollutants. The solar parabolic trough collector systems generate thermal energy by using solar radiation. These renewable energy systems are the most deployed type of the solar concentrating collectors. Especially, they are very suitable for middle-temperature solar power system applications. Storing of the solar energy is not a suitable way due to the irreversibility production associated with the heat transfer. Instead of that, solar energy should be used to produce hydrogen energy using a solar reactor system. By using the parabolic concentrating collectors, hydrogen may be produced by applying water-gas shift reaction with H2O and CO which emitted to atmosphere by any reaction under 475 K. Produced hydrogen can be used in energy generation systems or chemical industries while carbon dioxide can be used in green houses or carbon industry.

 

The water-gas shift reactions have the benefit of generating long term storable energy carriers from the solar radiation. This conversion also allows transportation of solar radiation from the sunbelt to remote population centers. This paper gives a second law analysis based on an exergy concept for the simple solar cylindrical parabolic reactor for a better evaluation. The scientific approach of detailed energy and exergy analyses of the solar cylindrical parabolic reactor and dispersion of the exergy losses are presented in this study too. Exergy analysis of the solar energy conversion processes helps to investigate the optimum system that covers the imposed thermal and economic limitations. In this paper, it is given that the highest exergy losses take place at the solar collector and receiver sub-system. The outcomes  of theoretical analysis should be used for analyzing the system components and irreversibilities of the solar cylindrical parabolic reactor.         

 

.

 


Yenilenebilir
enerji temelli sistemlerinin en büyük avantajı bu enerji sistemlerinin çok az
emisyon yaydıklarından dolayı çevre dostu olmalarıdır. Parabolik yalak tipi
kolektör sistemleri güneş radyasyonunu kullanarak termal enerji
üretmektedirler. Parabolik yalak tipi kolektörler yoğunlaştırıcı kolektörler
arasında en yaygın olarak kullanılanlardan biridir. Özellikle orta sıcaklıklı
güneş enerjisi üretim sistemleri için oldukça elverişlidirler. Isı transferinin
neden olduğu tersinmezliklerden dolayı güneş enerjisini depolamak uygun bir
yöntem değildir. Bunun yerine, güneş enerjisini kullanarak hidrojen üretmek
daha akılcı bir seçenek olmaktadır. Parabolik yoğunlaştırıcı kolektör
sayesinde, 475 K sıcaklığının altında gerçekleşen reaksiyonlarda salınan HO ve CO
su-gaz değişim reaksiyonunda kullanılarak hidrojen üretilebilir. Üretilen
hidrojen enerji sistemlerinde kullanılabilmekte veya kimyasal endüstride
değerlendirilebilmektedir. Ayrıca açığa çıkan karbondioksit gazı da seralarda
ya da karbon sanayisinde kullanılabilmektedir. 





Su-gaz
dönüşüm reaksiyonları güneş enerjisinden uzun dönemli depolanabilir enerji
üretiminde avantaja sahiptirler. Ayrıca bu dönüşüm reaksiyonları sayesinde
güneş kuşağında elde edilen enerji güneşlenme oranı düşük olan yerlere enerjinin
taşınmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışmada silindirik parabolik reaktörün
daha iyi değerlendirilmesi için termodinamiğin ikinci yasasını temel alan
ekserji analizi kullanılmıştır. Parabolik kolektörün ekserji kayıpları, enerji
ve ekserji analizleri kullanılarak bu çalışmada sunulmuştur. Güneş enerjisi
dönüşüm sisteminin ekserji analizi termal ve ekonomik sınırlılıkları göz önünde
bulundurarak optimum sistemi elde etmede yardımcı olmaktadır. Çalışma
sonuçlarına göre, en yüksek ekserji yıkım oranları kolektörde ve alıcı alt
sistemlerinde gerçekleşmektedir. Teorik analiz sonuçları sistem bileşenlerinin
analizinde parabolik kolektörün tersinmezliğinin hesaplanmasında
kullanılabilmektedir. 


.

Makale detayları

Thermodynamic Analysis of an Integrated Solar-based Chemical Reactor System for Hydrogen Production

Yazarlar: Yunus YÜKSEL | Murat ÖZTÜRK

Yayıncı: Tayfun UYGUNOĞLU

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: El-Cezeri 2015 Vol.2 Issue 2, pp.19-27

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 6/2015

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000407159

eISSN: 2148-3736

pISSN: 2148-3736

DOI: https://doi.org/10.31202/ecjse.67131

Sayı

Yazarlar:

Yunus YÜKSEL | Murat ÖZTÜRK

Yayıncı:

Tayfun UYGUNOĞLU

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

El-Cezeri 2015 Vol.2 Issue 2, pp.19-27

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

6/2015

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000407159

eISSN:

2148-3736

pISSN:

2148-3736

DOI:

https://doi.org/10.31202/ecjse.67131