Upgrading proton exchange membrane fuel cell waste heat through isopropanol-acetone-hydrogen chemical heat pump for storage purposes

放热反应 余热 质子交换膜燃料电池 蓄热式换热器 火用 热力学 化学 氢 余热回收装置 功率密度 氢气储存 核工程 热交换器 工艺工程 材料科学 功率(物理) 有机化学 工程类 催化作用 物理
作者
Huichao Zhu,Xiao Liu,Xinfeng Zhang,Houcheng Zhang
出处
期刊:Energy Conversion and Management [Elsevier BV]
卷期号:282: 116855-116855 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.enconman.2023.116855
摘要

A new hybrid system integrating proton exchange membrane fuel cell with isopropanol-acetone-hydrogen chemical heat pump is proposed for simultaneous power generation and low-grade waste heat upgrading, where the upgraded waste heat can be stored for further usages. Based on the theories of thermodynamics and electrochemistry, a steady-state thermodynamic mathematical model is formulated by quantitatively considering the major within-system irreversible losses. Calculations predict that the achievable maximum output power density and its corresponding energy efficiency and exergy efficiency are, respectively, 14.72%, 6.56% and 6.57% higher than those of a proton exchange membrane fuel cell at 363 K, and the maximum output power density improvement rate is significantly higher than that of some available proton exchange membrane fuel cell-based hybrid systems. Optimal operating regions for key performance indicators are obtained. Effects of proton exchange membrane thickness, operating pressure, operating temperature, temperature of exothermic reaction, reflux ratio, molar ratio of hydrogen to acetone in the exothermic reactor before exothermic reaction, thermodynamic loss composite parameter and regenerator # 2 effectiveness on the thermodynamic performance and key current density indexes of hybrid system are discussed in detail. The results can provide some theoretical guidance for improving the performance of such a practical system through tuning some design and operation variables.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
leo发布了新的文献求助10
1秒前
HM发布了新的文献求助10
1秒前
Szj完成签到,获得积分10
1秒前
希望天下0贩的0的应助被妮妮采纳,获得10
1秒前
活泼老三完成签到,获得积分10
1秒前
彭于晏的应助被JIA采纳,获得10
2秒前
2秒前
svt177188关注了科研通微信公众号
2秒前
2秒前
chi发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
头不大发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
Jordan关注了科研通微信公众号
3秒前
3秒前
Anquan完成签到,获得积分10
4秒前
大模型的应助被Asley采纳,获得10
4秒前
清脆的臻发布了新的文献求助10
4秒前
lswhyr发布了新的文献求助20
4秒前
阿良完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
ShangNiNE完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
zyw完成签到 ,获得积分10
5秒前
黄诺完成签到,获得积分10
5秒前
活泼老三发布了新的文献求助10
6秒前
可靠臻的应助被自由梦秋采纳,获得20
6秒前
Storm完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
科研通AI2S的应助被生而为医采纳,获得10
6秒前
55关闭了55的文献求助
6秒前
6秒前
mew发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
视野胤完成签到,获得积分10
8秒前
guugen发布了新的文献求助10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
Atelier, 2nd edition 500
Study of structural arctic steel in a friction pair with ice 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7997678
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9451475
关于积分的说明 21134911
捐赠科研通 7570667
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3380199
关于科研通互助平台的介绍 2513429
邀请新用户注册赠送积分活动 2414112