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

Authors : Yunus YÜKSEL, Murat ÖZTÜRK

Pages : 19-27

Doi:10.31202/ecjse.67131

View : 6 | Download : 5

Publication Date : 2015-06-06

Article Type : Research Paper

Abstract :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. 
Keywords : Güneş reaktörü, su gaz dönüşüm reaksiyonu, ekserji analizi, silindirik parabolik kolektör, güneş enerjisi