view in publisher's site

Numerical analysis of combined air-cooled fuel cell waste heat and thermoelectric heating method for enhanced water heating

Highlights•A three-dimensional model is built for the fuel cell and thermoelectric heater.•Physics such as heat transfer, electric current and fluid dynamics are included.•Water temperature and the thermoelectric heater voltage are parametrically swept.•The thermoelectric heater enhanced the heating capacity of the cogeneration system.•The thermoelectric heater also enhanced energy efficiency by 50%.AbstractDespite the enhanced energy savings offered by a fuel cell micro combined heat and power system for buildings, this system has several technical issues such as a large mismatch in the power/heat supply to demand ratio and high capital costs. This paper proposes to use the thermoelectric heater to enhance the fuel cell micro combined heat and power system’s heating capacity. Here, the electrochemical waste heat is carried to the thermoelectric heater's cooling side, which can increase its coefficient of performance. A three-dimensional numerical model is then used to combine the fuel cell stack, thermoelectric heater models and their related physics. The ultimate aim is to analyze the hybrid system’s performance for water heating (defined as a temperature boundary condition). During the analysis, the water temperature and the thermoelectric device operating voltage have been parametrically swept to determine how they influence the thermoelectric heater's coefficient of performance and the system’s overall energy efficiency. Results show that including the thermoelectric heater greatly enhances both the system’s water heating capacity in orders of over 2 times and the overall energy efficiency by up to 50% over directly utilizing the electrochemical waste heat.

تحلیل عددی حاصل از ترکیب هوا - خنک سازی پیل سوختی و روش حرارت حرارتی برای افزایش گرمایش آب

نکات مهم: یک مدل سه‌بعدی برای پیل سوختی و بخاری حرارتی ساخته شده‌است. فیزیک از جمله انتقال گرما، جریان الکتریکی و دینامیک سیالات شامل می‌شود. دمای آب و ولتاژ heater حرارتی parametrically هستند. بخاری حرارتی، ظرفیت گرمایی سیستم تولید همزمان را افزایش داد. بخاری thermoelectric نیز بهره‌وری انرژی را تا ۵۰ % افزایش داد. افزایش صرفه‌جویی در انرژی ارایه‌شده توسط یک پیل سوختی و سیستم قدرت ترکیبی برای ساختمان‌ها، این سیستم چندین مساله فنی از جمله عدم تطابق بزرگ در عرضه برق / گرما به نسبت تقاضا و هزینه‌های سرمایه بالا دارد. این مقاله پیشنهاد می‌کند که از گرم‌کن thermoelectric برای افزایش ظرفیت گرمایی پیل سوختی و ظرفیت گرمایی سیستم استفاده شود. در اینجا حرارت زاید الکتروشیمیایی به طرف خنک‌کننده heater's thermoelectric حمل می‌شود که می‌تواند ضریب عملکرد آن را افزایش دهد. سپس از یک مدل عددی سه‌بعدی برای ترکیب کردن دسته پیل سوختی، مدل‌های heater حرارتی و فیزیک مربوطه استفاده می‌شود. هدف نهایی تحلیل عملکرد سیستم هیبریدی برای گرمایش آب (که به عنوان شرط مرزی دما تعریف شده‌است). در طول این تجزیه و تحلیل، دمای آب و ولتاژ عملیاتی دستگاه thermoelectric برای تعیین این که چگونه بر ضریب heater's حرارتی عملکرد و کارایی کلی انرژی سیستم تاثیر می‌گذارند، parametrically شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که از جمله بخاری حرارتی تا حد زیادی ظرفیت گرمایش آب سیستم را به دستور بیش از ۲ بار افزایش داده و بازدهی کلی انرژی تا ۵۰ % به طور مستقیم با استفاده از گرمای دفع زباله الکتروشیمیایی افزایش می‌یابد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Nuclear Energy and Engineering
  • ترجمه مقاله Nuclear Energy and Engineering
  • مقاله انرژی و مهندسی هسته‌ای
  • ترجمه مقاله انرژی و مهندسی هسته‌ای
  • مقاله Energy Engineering and Power Technology
  • ترجمه مقاله Energy Engineering and Power Technology
  • مقاله مهندسی انرژی و فن‌آوری قدرت
  • ترجمه مقاله مهندسی انرژی و فن‌آوری قدرت
  • مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • ترجمه مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • ترجمه مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • مقاله Fuel Technology
  • ترجمه مقاله Fuel Technology
  • مقاله تکنولوژی سوخت
  • ترجمه مقاله تکنولوژی سوخت
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.