Process design concepts for wood-fed fuel cell power plants

Diese Arbeit schlägt einen neuen Algorithmus zum computergestüzten Erstentwurf der Energiesysteme vor, der das Prinzip von Branch & Bound Methode mit Exergieanalyse integriert. Um die numerische Leistung der vorgeschlagenen Methode mit herkömmlichen Verfahren (Branch & Bound und vollständige Aufzählung) zu vergleichen, wurde ein Entwurfsproblem eines holzbasierten Kraftwerks aufgestellt. Zusätzlich zu den konventionellen Technologien wurden drei neuartige Reaktorkonzepte für die Aufarbeitung des Brenngases berücksichtigt: der Wanderbettreaktor (WBR), der zyklische Wassergas-Shift Reaktor (ZWGSR) und der elektrochemische präferenzielle Oxidationsreaktor (ECPrOx). Für die End-Energieumwandler wurden Brennstoffzellen neben Gas-und-Dampfturbinen betrachtet. Der Vergleich zeigt, dass dieser nicht nur schneller ist, sondern auch zuverlässiger zur richtigen Lösung konvergiert. Damit ist die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Synthese von Energiesysteme demonstriert. Die optimale Konfiguration für ein holzbasiertes Brenstoffzellenkraftwerk besteht aus einer Kombination von Hoch- und Niedertemperatur-Brennstoffzellen besteht. Bei der systematischen Bewertung der neuen Prozesseinheiten zeigte sich, dass der WBR aufgrund seiner hohen Temperatur Systeme mit vergleichweise geringerem Exergieverlust ermöglicht. Vom gegenwärtigen Standpunkt aus erscheint der ECPrOx aufgrund geringer Selektivität für Kohlenmonoxid unattraktiv. Der ZWGSR, der ursprünglich als ein sekundärer Gasreiniger entworfen wurde, arbeitet wirkungsvoll als Hochtemperatur-Gasverteiler.