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使用风与电解产生绿色氢...
我想真诚地感谢我的家人在整个论文完成期间的坚定支持和鼓励。我非常感谢我虔诚的导师莫里教授和我的同事Maj的基本建议和知识。这项研究的成功受到了他们的建议和帮助的极大影响。他们的参与对于本文的成功至关重要。最后，我想感谢学术界创造有利于学习和研究的氛围。
通过熔融盐电解电硅电解
特定的电能消耗为（11.5 - 13 kWh/kg SI），进入该工艺的碳材料代表相似的能源贡献。将大约一半的能量保留为Si金属中的化学能。碳足迹范围从4.7 kg CO 2 /kg Si到16千克CO 2 /kg Si），具体取决于该过程中使用的能源的类型（Xiao等，2010;Sævarsdottir等人，2021年）。由碳热过程产生的MG-SI的纯度约为98％和99％。电子级硅（杂质含量<1 ppb）和太阳级硅（杂质含量<1 ppm）用于各种应用，例如在光伏和电子产品中（Suzdaltsev，2022年）。用于从MG-SI生产高纯度硅的常规技术是西门子的工艺，它具有高能量消耗和低生产率（Chigondo，2018），或者使用流体化的床工艺（Arastoopour等，2022年）。另一种方法是Si在熔融盐中的电沉积，预计会产生高纯硅。如果所使用的阳极不耗时并且不产生CO 2，则与常规过程相比，碳足迹可以显着降低，如果用于电解的电力是可续签或核能的。已经证明，具有不同形态学的si膜可以电化学地沉积在不同的熔融盐中，例如氯化物，氟化物和氯化物 - 氟化物（Juzeliu Nas和Fray，2020年）。这些盐中的每一个都有优势和缺点；氯化物熔体是高度水溶性的，但沉积的胶片薄（<10 µm）。同时，沉积在浮力物中沉积的胶片是致密的，但是粘附在沉积物上的盐很难轻易去除。si可以通过将Si源/前体（例如SiO 2，Na 2 Sif 6，K 2 SIF 6和SICL 4）添加到熔融盐中来沉积。Si前体分解为Si（IV）电活性离子，该离子通过基于盐类型的一步或两步减少机制减少。
可再生能源电力波动对水电解绿色制氢的影响
简介.................... ... ................. ... ....................................................................................................................................................................................................... 4574 风力发电....................................................................................................................................................................................... ... 4575 利用可再生能源生产氢气系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4576 利用可再生能源供电及电解器耐久性 . ... ................. ... . . . . . . . . . . . 4578 使用基于可再生能源的电力的水电解器相关问题. . . . . . . . . . . . . 4580 使用可再生能源的碱性水电解器相关问题. . . . . . . . . . . . . . . . 4580 使用可再生能源的 PEM 水电解器相关问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4583 利用可再生能源的 SOEC 的动态特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4584 结论与展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................. ... . . . . 4588 致谢. ... 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 4588
阴离子交换膜水电解用不锈钢316L阳极的活化
对可再生能源的日益重视导致氢和电池研究的研发工作激增。阳极析氧反应 (OER) 周围的密集电化学环境困扰着催化层、基底和多孔传输层的活性和稳定性，最终影响这两个行业。在此，我们报告了电位循环 (PC) 316L 不锈钢毡多孔传输层 (PTL) 用于阴离子交换膜水电解的好处。如 SEM、EDS、XPS、XRD 和拉曼光谱所示，PC 增加了表面粗糙度并通过铁的氧化产生了 CrFe 5 Ni 2 -O x H y 层。在三电极设置中进行的 PC 后测试显示极化电阻下降了约 68%，这反映在其用作阴离子交换膜水电解器 (AEMWE) 中的阳极时的性能上。总体而言，在阳极条件下对 PTL 进行电位循环在 AEMWE 中测试时可提高性能。可以考虑对不锈钢阳极实施这种处理，以提高 AEMWE 性能。
通过 CO2 电解进行非生物糖合成
摘要 尽管通过多种催化策略在废弃 CO 2 的回收利用方面取得了稳步进展，但每种方法都有明显的局限性，阻碍了糖等复杂产品的生成。在本文中，我们提供了一份路线图，评估了与最先进的电化学工艺相关的可行性，这些工艺可用于将 CO 2 转化为乙醇醛和甲醛，这两者都是通过福尔马糖反应生成糖的基本成分。我们确定即使在低浓度下，乙醇醛也在糖形成过程中作为自催化引发剂发挥着关键作用，并确定甲醛生产是一个瓶颈。我们的研究证明了在化学复杂的 CO 2 电解产物流中成功进行的福尔马糖反应的化学弹性。这项工作表明，CO 2 引发的糖是快速生长和可转基因大肠杆菌的适当原料。总之，我们介绍了一个由实验证据支持的路线图，该路线图突破了 CO2 电转化可实现的产品复杂性的界限，同时将 CO2 整合到维持生命的糖中。
机械工程学位项目，第二周期，30 学分 英国利用海水电解太阳能制氢的研究
摘要 在英国，85% 的家庭依靠天然气进行空间/水加热和烹饪。平均而言，一个家庭每年对天然气供热的需求为 13300 千瓦时。抑制使用此类化石燃料提供能源的需求日益增长，这促使人们考虑涉及可再生能源的替代解决方案。本论文旨在研究太阳能制氢厂，该厂将尝试以氢气的形式提供必要的能源，氢气将用作储存和典型房屋的主要能源。该工厂的特殊之处在于直接使用海水电解来生产氢气。本研究的范围是基础研究和实际应用的结合。该方法涉及分析工作、建模和模拟。结果将显示所需的氢气量、需要使用什么技术来获得更好的性能以及要使用的太阳能电池板数量。这项研究将表明，如果仅使用氢气作为能源，该系统将能够满足约 20% 的能源需求。事实上，与所需的面积相比，屋顶的平均可用面积太小了。尽管如此，如果在不同场景中实施或与热泵等其他技术相结合，天然气节省的能源将达到近 80%。这项研究还讨论了使用海水代替淡水去离子水的后果和好处。对海水电解进行的分析和模拟研究使 AWE 成为进行海水电解的合适技术，并表明当与 8 千瓦的光伏装置结合使用时可以生产 150 公斤氢气。TRITA – ITM-EX 2022:154
智利北部太阳能电解制氢及阿塔卡马沙漠出口日本案例的技术经济分析
众所周知，氢能将在全球未来能源系统中发挥关键作用，成为能源转型和实现脱碳目标的支柱[1]。在可再生能源“RES”日益变化的趋势下[2]，将电能转化为氢气是减少可再生电力对电网影响的可行途径[3]。此外，氢能除了提供储能能力外，还能将可再生电力整合到热能和工业等难以电气化的行业[4e7]，在可靠性问题或大容量存储方面显示出与其他技术的竞争力[8e10]，从世界范围内来看，可以将稀疏生产的可再生电力用于其他终端用途[8、11e15]。因此，有必要明确定义和分析氢能供应链结构和分类的不同途径[16]。绿色氢气生产的技术经济可行性在很大程度上取决于各国特定的资源和能源市场特征，这些在决定成本竞争力方面发挥着关键作用。特定资本支出（百万美元/兆瓦）、容量系数（％）和电力成本（美元/兆瓦时）之间的平衡并不简单，并且可以促进一种供应链配置相对于其他供应链配置的形成[8,17]。此外，需求量（吨 H2/年）也深深影响氢气供应链的成本结构（OPEX 或 CAPEX 主导），从而支持或抑制不同的氢气载体和物流概念[7、9、14、18、19]。大规模产能方案，如出口（氢气需求量为千吨 H2/年的数量级），受规模经济的青睐。然而，据报道，由于目前开发的电池堆模块的固有上限为 1-2 MW，以及目前部署的少数多兆瓦项目[4、5]，缺乏实际成本数据参考，因此难以正确确定多兆瓦级电解系统的投资成本；必须谨慎进行成本估算和预测才能获得现实价值[20 和 22]。运输路线、方式和承运人会显著影响整个供应链结构和交付的 LCOH。每个步骤的建模都极其复杂[23 和 25]。例如，液氢“LH2”的质量密度约为压缩气态氢“CGH2”的 700 倍[26]，但 LH2 的运输条件要具有挑战性得多[26、27]。替代化学载体如氨 (NH3) 可适用于长途运输
技术更新 – PEM 电解
[1] Kiemel, S.、Smolinka, T.、Lehner, F.、Full, J.、Sauer, A.、Miehe, R.：以德国能源转型为例的水电解槽关键材料，Int J Energy Res. 2021；45：9914–9935。DOI：10.1002/er.6487。
