真正的能源供应安全是我们加速向可持续能源模式转型的最终和决定性原因(好像气候紧急情况、化石燃料枯竭和污染汽车引发的疾病还不够)。可再生能源在我们的能源结构中的份额必须不断增长,无论是集中式还是分布式发电。只有同时采取一致行动进行能源储存以补偿太阳能和风能的间歇性,这种增长才有可能。然而,直到上个十年,能源储存一直是全球能源循环中被忽视的一部分。世纪之交标志着锂离子电池(LIB)作为消费电子产品的终极供电技术的应用。但现在,我们正目睹能源储存种类的寒武纪大爆发,因为当今的需求范围从电子设备中微型一劳永逸的超级电容器,到电动汽车电池、可再生能源储存以及用于电网平衡的超级电容器和电池。因此,随着我们的需求变得更加多样化,我们对储存能源的依赖也随之增加,我们需要做出创造性的努力来正确
摘要:本文概述了铁路电气化可再生能源系统领域的现代技术和实施项目。第一部分讨论了可再生能源在铁路上的应用。本文考虑了铁路车站和沿线站台以及不同区域的各种发电系统。重点是风能和太阳能转换系统。第二部分致力于分析铁路电气化项目中使用的各种储能设备,因为储能系统是混合可再生能源系统中的关键要素之一。本文考虑了动能存储系统、电化学蓄电池、超级电容器和氢能存储系统。特别关注了用于积累和将氢转化为电能的技术,以及结合了几种具有不同充电/放电率范围的存储设备的混合系统。根据各种混合发电厂配置在铁路电气化系统中所起的作用,对它们进行了比较分析。
摘要 我们研究了具有多个非阿贝尔强对称性的开放量子系统的零空间退化。通过将这些对称性的希尔伯特空间表示分解为涉及多个交换不变子空间的直接和的不可约表示,我们推导出稳态退化的严格下限。我们将这些结果应用于开放量子多体系统,并给出了三个说明性示例:全连通量子网络、XXX Heisenberg 模型和 Hubbard 模型。我们发现,在 SU(2) 对称情况下,导出的边界在系统尺寸上至少以立方级缩放,通常是饱和的。此外,我们的工作为具有非阿贝尔对称性的 Liouvillian 的系统块分解提供了一种理论,从而降低了对这些对象进行对角化所涉及的计算难度,并将自然的物理结构暴露给稳定状态——我们在示例中观察到了这一点。
摘要:固态量子中继器是大规模量子网络的核心部分,纠缠纯化是量子中继器的关键技术,用于从混合纠缠态的集合中提取高质量的非局域纠缠,并抑制噪声对量子信息载体的负面影响。本文提出一种适用于固态量子中继器的、无不完美相互作用的量子点中非局域电子自旋纠缠纯化方法,利用对电子自旋的忠实奇偶校验。在近乎现实的条件下,即使在微腔内嵌入的量子点与圆偏振光子之间存在不完美相互作用,忠实奇偶校验也可以在不破坏非局域固态纠缠的情况下对奇偶校验模式做出正确判断。因此,非完美相互作用纠缠纯化可以防止最大纠缠态转变为部分纠缠态,并保证纯化后非局域混合态保真度达到期望值。由于该方案在接近现实的不完美相互作用条件下是可行的,因此对实验实现的要求会放宽。这些独特的特性使得这种非完美相互作用纠缠纯化在用于大规模量子网络的固体量子中继器中具有更实际的应用。
摘要 我们研究了具有多个非阿贝尔强对称性的开放量子系统的零空间退化。通过将这些对称性的希尔伯特空间表示分解为涉及多个交换不变子空间的直接和的不可约表示,我们推导出稳态退化的严格下限。我们将这些结果应用于开放量子多体系统,并给出了三个说明性示例:全连通量子网络、XXX Heisenberg 模型和 Hubbard 模型。我们发现,在 SU(2) 对称情况下,导出的边界在系统尺寸上至少以立方级缩放,通常是饱和的。此外,我们的工作为具有非阿贝尔对称性的 Liouvillian 的系统块分解提供了一种理论,从而降低了对这些对象进行对角化所涉及的计算难度,并将自然的物理结构暴露给稳定状态——我们在示例中观察到了这一点。
摘要:锂硫(LI-S)电池代表了一种有希望的下一代电池技术,因为它可以达到高能密度,而无需含有锂之外的任何稀有金属。与锂离子电池(LIBS)相比,从环境和资源的角度来看,这些方面可以从环境和资源的角度使Li-S电池成为有利的位置。目前大规模生产LIB,而Li-S电池则没有。因此,使用前瞻性生命周期评估(LCA)来评估大规模生产的LI-S电池的环境和资源稀缺影响,以构成摇篮到门口和摇篮到摇篮的范围。构建了六个方案,以解释潜在的发展,总体目的是确定减少(未来)环境和资源影响的参数。特定的能量密度和电解质盐的类型是减少摇篮到门的两个最重要的参数,而对于摇篮到宽度的范围,电力源,循环寿命,并且再次是特定的能量密度,是最重要的。此外,我们发现Li-S电池的水透明铝回收利用可能有益于降低矿产资源的影响,但不一定有助于降低其他环境影响。关键字:锂硫电池,大规模储能,生命周期评估,回收,气候变化■简介
氢气一直为清洁能源系统提供解决方案。有了这个概念,已经做出了许多努力,以发现储存氢的新方法。结果,数十年的研究导致了可以以固体形式存储氢的广泛氢化物。这些固态氢化物的应用非常适合固定应用。但是,最大的挑战是选择最适合满足应用程序要求的金属氢化物(MH)。在本文中,我们讨论了适用于室温(RT)氢化物的特性的当前最新技术,适用于固定应用及其长期行为,除了初始激活,它们的局限性和新兴趋势以设计更好的存储材料。讨论了更改这些MH特性的氢储存特性和合成方法,包括高渗透合金的新兴方法。此外,还审查了燃料电池中金属间氢化物的整合,并审查了它们作为热存储的使用。
纠缠态的制备和保存是任何量子信息平台的基石。然而,量子信息科学中最强大的对手是不必要的环境影响,例如退相干和耗散。在这里,我们讨论如何控制和利用系统与环境耦合产生的耗散,为量子机器学习提供静止的纠缠态。为此,我们设计了一个耗散量子通道,即与压缩真空场库相互作用的双量子比特系统,并通过求解相应的主方程来研究通道的输出状态,特别是在小压缩范围内。我们表明,通道的时间相关输出状态是所谓的双量子比特 X 状态,它可以概括许多纠缠的双量子比特状态系列。此外,通过将一般的贝尔对角态视为系统的初始状态,我们发现这种耗散通道在稳态状态下会产生两类众所周知的纠缠混合态和类沃纳态。此外,该通道提供了一种有效的方法来确定给定的初始状态是否会导致静止纠缠态。最后,我们研究了设计的双量子比特通道在量子机器学习中的潜在应用。将双量子比特通道的非幺正变换与并行处理的神经计算相结合,建立了有意义的量子神经网络的要求。关键词:耗散双量子比特通道;量子机器学习,静止纠缠态;压缩水库
本研究的目的是表征原型功能性近红外光谱 (fNIRS) 头带的性能,该头带旨在快速轻松地测量感觉运动皮层。事实上,fNIRS 非常适合人体工程学设计(即它们可以无线连接、对运动伪影具有相对的鲁棒性等特点),这导致了许多新型人体工程学 fNIRS 系统的最新实例;然而,fNIRS 测量的光学性质对测量头部毛发部分下方的大脑区域提出了固有的挑战。正是由于这个原因,迄今为止开发的大多数人体工程学 fNIRS 系统都以前额叶皮层为目标。在本研究中,我们比较了新型便携式 fNIRS 头带与固定式全头罩 fNIRS 系统的性能,以测量 50 岁以上健康个体在简单的上肢和下肢任务中的感觉运动活动。两种 fNIRS 系统均在上肢和下肢任务中表现出预期的血流动力学活动模式,并且两种系统之间的对比度与噪声比的比较表明,原型 fNIRS 头带在检测这些任务期间感觉运动皮层生理反应的能力方面并不逊色于全头罩 fNIRS 系统。这些结果表明,使用无线和无光纤 fNIRS 设计在感觉运动皮层进行测量是可行的。
摘要:减少温室气体 (GHG) 排放的目标激发了人们对来自时变来源(例如光伏、风能)的可再生能源系统的兴趣,这些系统可能需要电池来帮助平衡负载。然而,电池本身在其生命周期的所有阶段都会给电力系统增加额外的温室气体排放。本文首先调查了两种固定式锂离子电池制造的温室气体排放,比较了欧洲、美国和中国的生产情况。接下来,我们分析了这些电池的安装和运行如何改变两个试点站点的电力供应的温室气体排放。生命周期评估用于计算温室气体排放量。电池制造温室气体排放的区域比较表明,原铝、阴极糊和电池单元生产是电池制造温室气体排放的主要组成部分。区域差异主要与高电网电力需求和电力结构的区域变化有关,导致基准值为 77 kg CO 2 -eq/kWh 至 153 kg CO 2 -eq/kWh 电池容量。对两个试点的评估表明,如果电池的运行能够增加电力系统中的可再生能源,那么使用电池可以节省高达 77% 的温室气体排放。