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电解器建模和实时控制以优化氢气生产
我们提出了一种方法，通过解决基于模型的最优控制问题，以经济高效的方式运行电解器以满足加氢站的需求。为了阐明潜在问题，我们首先对额定功率为 100 kW 的西门子 SILYZER 100 聚合物电解质膜电解器进行实验表征。我们进行实验以确定电解器的转换效率和热动力学以及电解器中使用的过载限制算法。得到的详细非线性模型用于设计实时最优控制器，然后在实际系统上实施。每分钟，控制器都会解决一个确定性的滚动时域问题，该问题旨在最大限度地降低满足给定氢气需求的成本，同时使用储罐来利用随时间变化的电价和光伏流入。我们在模拟中说明了我们的方法与文献中的其他方法相比显著降低了成本，然后通过在实际系统上实时运行演示来验证我们的方法。
苛性生产能源效率和电解器 - ...
图2。氯 - 阿尔卡利膜，氯 - 碱性隔膜，双极膜电透析和直接电气合成过程的理论和实用能量需求。理论数来自Thiel等人。4或基于理论电压（用于直接电共汇）进行估计。实际数字取自Thiel等人。4和Reig等。 5尚未报告直接电气合成的实际能量需求。4和Reig等。5尚未报告直接电气合成的实际能量需求。
带有电解器和氢燃料燃气轮机的集成电源系统的尺寸
摘要 — 本研究旨在确定由风力发电厂、电解厂、压缩机、储罐和氢燃料燃气轮机发电厂组成的供电系统的规模，以提供低碳电力。该系统具有可调度供电系统的优势，是实现电网灵活性所必需的。对于这种电对电系统，规模确定的目标是找到系统所有组件的最小功能尺寸。规模确定是针对 2021 年德国的情况进行的。考虑了两种系统规划：一种是需求仅由燃气轮机满足，风力发电厂专用于绿色氢气生产；另一种是风力发电厂生产氢气并满足需求，而燃气轮机完成平衡。我们还评估了系统的资本和运营成本，以及其用水量和土地足迹。计算得出的规模结果表明，使用综合方法进行规划以利用风力发电厂和燃气轮机之间的协同作用不仅可以降低成本、节省空间和节约用水，还可以避免系统规模过大。
电力电子控制的质子交换膜电解器建模：简要回顾
氢是地球上数量最多、最简单的元素。它可以储存和释放可用能量。然而，氢并不单独存在于自然界中，必须由包含它的不同元素制成。例如，它可以与碳（如石油、天然气）和水中的氧（H 2 O）结合[1]。氢的每千克比能量是所有燃料中最高的（即 120-140 MJ/kg），但其能量密度不太适合储存（即 2.8-10 MJ/L），具体取决于物理储存方式（如压缩（350-700 bar）、液体）[2]。一方面，全球利用重整工艺从天然气、煤炭和石油中生产的氢气约占 96%。另一方面，利用水电解工艺将去离子水分解为氢气和氧气约占全球氢气产量的 4% [3]。尽管氢气本质上是一种清洁的能源，但它需要能量来生产；所采用的能源类型有所不同。由化石燃料生产的氢气由于间接污染而被称为灰氢。为了供应水电解过程，可再生能源 (RES)（例如风力涡轮机、光伏）是最适合的，因为它们可以限制对环境的影响。通过这种方式，可以获得所谓的绿色氢气。将这种氢气混合到现有的天然气管道网络中已被提议作为增加可再生能源系统产量的一种手段。通过管道输送氢气和甲烷混合物也有悠久的历史；最近，风电装机容量的快速增长以及对燃料电池电动汽车近期市场准备的关注，增加了利益相关者的兴趣 [ 4 ， 5 ]。
用于可再生能源存储和转换的集成燃料电池和电解器系统
1 助理教授，S&H 系，Prince Shri Venkateshwara Padmavathy 工程学院，钦奈 - 127 2 助理教授，ECE 系，New Prince Shri Bhavani 工程技术学院，钦奈-600073，泰米尔纳德邦，印度，hemamalini@newprinceshribhavani.com 3 电子与通信工程系，GLA 大学，马图拉，saloni.bansal@gla.ac.in 4 计算机技术工程系，技术工程学院，伊斯兰大学，纳杰夫，伊拉克 计算机技术工程系，技术工程学院，Al Diwaniyah 伊斯兰大学，Al Diwaniyah，伊拉克 计算机技术工程系，技术工程学院，巴比伦伊斯兰大学，巴比伦，伊拉克 mhussien074@gmail.com 5 机械系，Vishwakarma 技术学院，浦那，印度 rajesh.chaudhari@vit.edu 6机械工程系，Dr. DY Patil 理工学院，Pimrpi，浦那，7 电子电气工程系，莫汉巴布大学工程学院，蒂鲁帕蒂，安得拉邦，印度。
H2NEW：下一代水电解器产生的氢气 (H2) 概述
参与至少 9 项支持招募少数族裔服务机构学生和校友的活动，包括国家实验室人员前往 MSI/HBCU/TCU、接待来自这些机构的教授和/或学生的来访、参加 NOBCChE 和 SACNAS 等会议和/或其他相关活动。从 MSI、HBCU 或 TCU 或 STEM 代表性不足的人群中招募至少一名博士后或研究科学家来从事 H2NEW 活动。
用于 PEM 电解器的先进多孔传输层设计和制造
Mott（康涅狄格州法明顿）将利用其现有的制造和研究设施来设计、制造、涂覆和表征钛 PTL。Mott 办公空间（康涅狄格州法明顿）将成为行政和数据分析活动的场所。Nel Hydrogen（康涅狄格州沃灵顿）将负责水电解池和电池组的设计、制造、组装和测试；水电解器组件的实验室分析；以及数据处理、分析和呈现。多孔材料和粉末的原子层沉积、放大测试和材料分析将在科罗拉多州桑顿的 Forge Nano 设施中进行。康涅狄格大学（康涅狄格州斯托尔斯）将负责开发快速原位筛选方法、电解器电池的组装、测试活动、微型 CT 成像以及制造的 PTL 和膜电极组件的表征。所有设施都是为本奖项所要开展的工作类型而预先存在的专用设施。无需进行任何设施改造或获得新许可证。
清洁氢气生产成本 PEM 电解器
本 DOE 氢能计划记录记录了使用目前可用的质子交换膜 (PEM) 电解槽技术和各种可再生能源，从可再生电力中生产清洁氢气 (LCOH) 的模型化平准化成本 a 约为每公斤 (kg) 5 至 7 美元（以 2022 年美元计算，不含补贴）。b 这些数值基于一系列 PEM 电解槽安装资本成本（平均为 2,000 美元/千瓦），使用各种参考资料、真实数据和低制造量分析模型；c 可再生电力成本约为 0.03 美元/千瓦时；容量系数约为 50% 至 75%。可再生能源成本较高和容量系数较低的其他情况（例如太阳能）可能会导致更高的 LCOH。随着示范和部署（例如氢气中心）数据的提供，DOE 将定期更新这些分析。
电解剂供应链准备水平（SCRL）
这项工作是由美国能源公司联盟（Alliance for of Contery No.DE-AC36-08GO28308。由美国能源部的氢气和燃料电池技术办公室提供的资金。本文中表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留和出版商，通过接受该文章的出版物，承认美国政府保留了不可限制的，有偿的，不可撤销的，全球范围内的许可，以出版或复制这项工作的已发表形式，或允许其他人这样做，以实现美国政府的目的。
电解剂供应链准备水平（SCRL）
这项工作是由美国能源公司联盟（Alliance for of Contery No.DE-AC36-08GO28308。由美国能源部的氢气和燃料电池技术办公室提供的资金。本文中表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留和出版商，通过接受该文章的出版物，承认美国政府保留了不可限制的，有偿的，不可撤销的，全球范围内的许可，以出版或复制这项工作的已发表形式，或允许其他人这样做，以实现美国政府的目的。