Process development and simulation of a novel solar energy plant integrated with solid oxide fuel cell, hydrogen, heat recovery and carbon capture systems
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Notice bibliographique
Résumé
Solid oxide fuel cell (SOFC) releases significant high-temperature thermal energy during its operational mode. If this heat is not managed properly, it leads to thermal stresses, material shocks, and degradation. To effectively utilize such a high-temperature heat, this work presents a thermodynamic analysis and environmental assessment of a novel concept that synergistically integrates a benchmark SOFC with a four-step hybrid Cu-Cl thermochemical cycle. The developed system incorporates a SOFC unit for electricity generation, an afterburner for the complete oxidation of unreacted fuel (H 2 , CO), a thermochemical cycle for utilizing high-temperature heat, a supporting Rankine Cycle (SRC), and an H 2 and CO 2 compression unit. The system is simulated by solving mass, energy, and exergy balances at steady-state conditions. Pinch point analysis is conducted using MATLAB to assess the thermodynamic feasibility of H 2 production. Furthermore, the specific primary energy consumption per unit of CO 2 avoided (SPECCA) is calculated to assess the system's environmental impacts. It is found that the CO 2 and H 2 compression train exhibit an overall exergy destruction of 5.83 kJ/mol of CO 2 and 5.98 kJ/mol of H 2 respectively. The thermolysis reactor of the Cu-Cl cycle carries the highest exergetic losses, with a share of 34.39%. The system exhibits a SPECCA value of 8.27 with 0.114 MJ/kg CO 2 , considering the options with and without the Cu-Cl thermochemical cycle. The system's overall energy and exergy efficiencies are also 64.45% and 59.07% respectively.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
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| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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