生物质量到电动或通过功率对X化学可以是可变可再生能力较高渗透的未来电网的潜在灵活性。但是,由于年度运营时间较低,生物质量到电动性不会经常派遣,并且在经济上变得不那么经济。可以通过通过“可逆”固体氧化细胞堆积整合生物质到电力和 - 化学化来解决此问题,从而形成三模式电网平衡植物,该植物可以在发电,电源存储和电力中性(具有化学生产)模式之间灵活切换。本文考虑了不同的技术组合和多个目标功能以获得各种设计替代方案,研究了这种植物概念的最佳设计。结果表明,提高的植物效率将增加给定生物质饲料所需的总细胞面积。不同技术组合之间具有相同气化器类型的效率差异小于5%。发电模式的效率最高可达到50%–60%,电源存储模式为72%–76%,功率中性模式为47%–55%。惩罚未在堆栈中转换的合伙人时,最佳植物设计与有限范围内的电气和气电网相互作用。蒸汽轮机网络可以恢复0.21-0.24 kW的每千瓦干燥生物质能(较低的加热值),这对应于效率提高高达20%。在不同模式下传递的热量的差异挑战了公共热交换网络的设计。
全球能源环境正在发生变革性的转变,因为各国努力减少对化石燃料的依赖并减轻气候变化的影响。到2050年,欧盟致力于实现零排放的承诺,这促使人们对可再生气体的兴趣,这是其更广泛的脱碳战略的一部分。在各种可再生能源技术中,气体已成为一种有前途的解决方案,为将有机材料转化为清洁能源提供了多功能方法。欧洲沼气协会(EBA)起草了一篇论文,探讨了欧洲生物质和废气的状态。第1章包括关于气体在未来能源系统中的作用的讨论,重点是推动其部署的相关政策。第2章介绍了该领域的关键技术方面的介绍,例如原料预处理,气体操作参数和最先进的技术。第3章总结了将气体燃料转换为各种最终产物的合成的升级途径,以及对生物炭的价值的讨论,这是产品通过产品的气体化。此外,已经绘制了欧洲运营和计划的气体装置,并在第4章中分析了主要趋势。第5章介绍了影响气体发展部门的市场和经济考虑因素,重点是技术经济方面。促进可再生能源,生物量项目的财务激励措施和旨在减少温室气体排放的监管框架对于促进对气体技术技术的投资至关重要。随着技术的进步和市场状况的发展,生物量和废物气体可能在向可持续能源解决方案过渡方面起着不可或缺的作用,同时减轻与化石燃料消耗相关的环境影响。
本研究评估了一家化工厂,该工厂通过电气化重整和二氧化碳分离将沼气转化为负排放“绿色氢气”。由于避免了燃烧和通过压力壁的传热,重整器的电气化可以提高合成气产量、紧凑反应器设计和灵活操作。通过部分负荷过程模拟以及通过每小时离散化的年度模拟进行工厂规模和运行优化,评估了该工艺与太阳能和风能发电的结合。研究评估了具有不同风能和太阳能可用性的欧洲不同地区,考虑了 (i) 可再生能源和电池技术的短期和长期成本情景,以及 (ii) 不同的工厂规模(沼气容量从 390 到 3900 Nm3/h)。本文的总体范围是计算生产氢气的成本以及在不同成本情景下安装在不同地点的工厂的灵活性的经济价值。在设计负荷下,评估过程每生产一千克氢气消耗 17.7 千瓦时电力,并在所生产的氢气中保留 96% 的沼气化学能。此外,76% 的生物碳被回收为高纯度液态二氧化碳,实现高达 −9 千克二氧化碳/千克氢气的负排放。当使用 95% 的可再生能源供电时,氢气生产成本为 2.5 至 2.9 欧元/千克(长期 REN 成本情景和大型灵活工厂)到 5.9 – 7.1 欧元/千克(短期 REN 成本情景和小型非灵活工厂)。对于小型工厂,灵活性可以使氢气生产成本在短期可再生能源成本情景下相对于非灵活工厂降低 11 – 16%,在长期成本情景下降低 1 – 4%。对于大型工厂而言,采用灵活工厂可以在短期内将氢气成本降低 17 - 23%,在长期内将氢气成本降低 6 - 22%。
→分析的DEA方案在2030年的角度表明对CCUS技术的研究需求很强。•在情况下,CCS的应用很大程度上取决于土地使用和农业的排放减少量。从农业和土地使用中假定的排放减少越低,对CCS溶液的负排放的需求越高。→所有DEA方案从2030年〜2-5.5MTPA范围内施加了大量的CO 2捕获(生物和化石)。•从点源捕获的技术潜力估计在2030年为〜7-14mtpa(平均约为10.5mtpa),说明了更高的排放降低潜力。但是,捕获技术必须足够成熟,以进行升级才能提供足够的捕获量。•在丹麦项目中应用的普遍捕获解决方案是燃烧后的胺溶剂,具有TRL 7-9。但是,他们在多个部门缺乏大规模应用。•TRL 9的技术仍然需要研究围绕核心技术的技术,以确保大规模实施。这可能是为了监视CO 2捕获率和纯度的技术。•它将需要对TRL 7-9技术的优化和缩放进行更多研究,以达到2030年目标减少所需的捕获量。•发射极烟道/同性恋的组成对捕获技术的效率具有很大的影响。•丹麦普遍存在的长期发射器是行业生产,电力和地区供暖生产,废物焚化和沼气升级。研究应将捕获技术的测试集中在丹麦普遍的发射极类型上,以尽早确定适合性和提高效率。•具有TRL 6-7的各种点源捕获解决方案,在2030年的透视图中,有可能将其成熟到TRL 9的潜力,从而推测持续的研究工作。•开发更大的解决方案支持识别丹麦的TAR GETED IMTTER组最有效的解决方案。•当前的CO 2捕获解决方案的点源仍具有高能量惩罚,需要通过加强研究来实现最高2030年的大规模应用。•增强的BECC应用将需要足够的过剩可再生能源。•与此同时,研究应重点关注协同效应和与地区供暖等技术的最佳能源系统集成。
Marco J. Castaldi教授是美国能源部高级研究项目局 - 能源部(ARPA-E)计划的新的100万美元项目的负责人。该项目将于2021年春季开始。从ARPA-E赞助的研讨会返回,以扩大浪费到能源(WTE)的价值提议(WTE)式(超越电力传播和土地上的转移),Castaldi教授向教职员工提供了机会,这些机会全都在BrainStormentorming Sessions中,以使其全面介入。Castaldi教授,伊丽莎白·拜丁教授和临时院长亚历山大·库兹斯(Alexander Couzis)领导了大脑的震撼,制作了一系列过程图和一系列过程图,并充分说明了所提出过程的可行性。 ulɵ实际上,将两个提案归为ARPA-E - 一项在Selecɵvelly共同喂养基于石膏和粘土的大规模废物流与市政固体废物的大规模废物流中,以更改固体废物,以更改质量较高的ca(资金和珍贵的地球上的良好的Ash(当前),这是众多的,以及当前的Ash(当前的Ash defles for west),这是在质量上添加的,这是在质量上得到的,这是当前的wess wete,这是一项良好的审查。 资助的ARPA-E项目是“通知新计划领域的主题”计划的一部分,在该计划中,进行了高风险的探索性研究,该研究具有潜在的能力导致变革的进步。 Castaldi教授是废物热转化领域的专家,与工业和学术界的合作者有关,以加强该项目。 资助的团队由PI教授Castaldi,Co-Pi教授竞标者和高级人员教授组成。Castaldi教授,伊丽莎白·拜丁教授和临时院长亚历山大·库兹斯(Alexander Couzis)领导了大脑的震撼,制作了一系列过程图和一系列过程图,并充分说明了所提出过程的可行性。ulɵ实际上,将两个提案归为ARPA-E - 一项在Selecɵvelly共同喂养基于石膏和粘土的大规模废物流与市政固体废物的大规模废物流中,以更改固体废物,以更改质量较高的ca(资金和珍贵的地球上的良好的Ash(当前),这是众多的,以及当前的Ash(当前的Ash defles for west),这是在质量上添加的,这是在质量上得到的,这是当前的wess wete,这是一项良好的审查。资助的ARPA-E项目是“通知新计划领域的主题”计划的一部分,在该计划中,进行了高风险的探索性研究,该研究具有潜在的能力导致变革的进步。Castaldi教授是废物热转化领域的专家,与工业和学术界的合作者有关,以加强该项目。 资助的团队由PI教授Castaldi,Co-Pi教授竞标者和高级人员教授组成。Castaldi教授是废物热转化领域的专家,与工业和学术界的合作者有关,以加强该项目。资助的团队由PI教授Castaldi,Co-Pi教授竞标者和高级人员教授组成。来自CCNY化学工程的Robert Messinger和Xi Chen以及马里兰大学的Ashwani K. Gupta教授,北卡罗来纳州立大学的Morton Barlaz教授,Innoveering的Alex Frank博士,来自Covanta的SpgConsulɵng和SpgConsulɵng和Michael Van Brunt的SpgConsulɵng和Michael Van Brunt先生。化学工程部认为获得赠款作为增加部门内部合作的模板的过程。starɵng2021年春季,“研究集思广益星期五”一直是部门范围内的活动,教师带来了新的研究主题,可以共享和集思广益,以寻求合作的资金机会。课程允许教师在传统上与他们一方面参与的应用程序进行实验,同时增强目前正在从事的项目。
A. 生物过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................................................................................................ 27 3. 利用戊糖磷酸途径酶高效生产 H 2,橡树岭国家实验室....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... 33 4. 利用可再生有机废弃物进行生物氢生产,爱荷华州立大学. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1. 通过热解蒸气催化重整生产 H 2,国家可再生能源实验室.................. ... 59 3. 从热压载生物质中获取 H 2
如图 1 所示,氢气作为能源载体在可持续低碳未来中发挥着重要作用。氢气具有较高的重量密度,是能源和交通运输领域有效的储能介质。氢燃料电池和涡轮机高效清洁地发电和供热为能源和建筑行业脱碳提供了新途径。氢气也是氨和钢铁等各种行业减少碳足迹的重要化学原料。最近,一些国家和地区发布了各自的氢能战略和路线图,如加拿大(加拿大自然资源部,2020 年)、欧盟(欧盟委员会,2020 年)和澳大利亚(澳大利亚政府能源委员会,2019 年)。科学界迫切需要通过发明新的低碳氢气生产和分配技术、量化氢气的好处以及优化各个领域的氢气利用,为向可持续氢气生产和利用的过渡提供有价值的见解。本研究课题涉及氢在能源、燃料和商品应用方面的不同科学、技术和经济方面。发表文章的范围从氢气和氢载体生产到交通和电力领域的氢气利用。本研究课题展示了科学界解决氢相关问题的各种技术和能力:文献综述和专家意见、实验研究、系统规模建模和部门规模分析。来自中国、英国、美国、法国、泰国和德国的作者为本研究课题的出版物做出了贡献。氢气的好处取决于它的生产方式。在全球生产的 6900 万吨氢气中(不包括副产品氢气),近 99% 来自化石燃料(即 76% 来自天然气,23% 来自煤炭)(国际能源署,2019 年),导致了大量碳排放。随着全球对氢的需求不断增加,迫切需要开发更可持续的氢气生产技术以降低相关的碳强度。在本研究课题中,张等人研究了基于生物质的氢电联产系统的系统优化。分析了木屑、日用粪肥、高粱和葡萄修剪废料等原料。在他们的设计中,制氢系统与有机朗肯循环相结合,利用生物质气化炉的高温废热进行发电。最优解预测使用木屑作为生物质原料的氢气产量为 39.31 mol/kg,发电量为 0.99 kWh/kg,氢气产量和发电量在优化中同样重要。Chuayboon 等人在太阳能驱动的热化学氧化还原循环中,分别对甲烷部分氧化和水分解产生的合成气和氢气进行了实验研究。以二氧化铈为基础的网状多孔陶瓷作为氧气
化学部门:精选参考文献 6121 光谱学和动力学 Dunkelberger, AD; Ratchford, DC; Grafton, AB; Breslin, VM; Ryland, ES; Katzer, DS; Fears, KP; Weiblen, RJ; Vurgaftman, I.; Giles, AJet al. 超快主动调节 Berreman 模式。ACS Photonics 2020, 7 (1), 279;https://doi.org/10.1021/acsphotonics.9b01578 Dunkelberger, AD; Ellis, CT; Ratchford, DC; Giles, AJ; Kim, M.; Kim, CS; Spann, BT; Vurgaftman, I.; Tischler, JG; Long, JPet al. 通过载流子光注入主动调节表面声子极化子共振。 Nature Photonics 2018, 12 (1), 50; https://doi.org/10.1038/s41566-017-0069-0 Grafton, AB; Dunkelberger, AD; Simpkins, BS; Triana, JF; Hernández, FJ; Herrera, F.; Owrutsky, JC 硝普钠中的激发态振动-极化子跃迁和动力学。Nature Communications 2021, 12 (1), 214.;https://doi.org/10.1038/s41467-020-20535-z Klug, CA; Miller, JB 自动检测宽 NMR 谱:顺磁性 UF4 的 19F NMR 和负载型 Pt 催化剂的 195Pt NMR。固态核磁共振 2018,92,14-18;https://doi.org/10.1016/j.ssnmr.2018.03.006 Maza, WA;Pomeroy, ED;Steinhurst, DA;Walker, RA;Owrutsky, JC 固体氧化物燃料电池合成气运行中硫污染的光学研究。电源杂志 2021,510,230398;https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230398 6123 材料合成与加工 Chaloux, BL;Yonke, BL;Purdy, AP;Yesinowski, JP;Glaser, ER;Epshteyn, A.; P(CN)3 碳磷氮化物前体扩展固体材料化学,2015, 27 (13), 4507–4510;https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b01561 Epshteyn, A.; Garsany, Y.; More, KL; Jain, V.; Meyer III, HM; Purdy, AP; Swider-Lyons, KE;通过将催化剂纳米粒子粘附固定在石墨碳载体上来提高电催化剂耐久性的有效策略,ACS Catalysis 2015, 5 (6), 3662–3674; https://doi.org/10.1021/cs501791z Maza, WA、Breslin, VM、Owrutsky, JC、Pate, BB、Epshteyn, A、水合电子的纳秒瞬态吸收和线性全氟烷基酸和磺酸盐的还原,环境科学技术快报,2021,8,7,525-530;https://doi.org/10.1021/acs.estlett.1c00383 MT Finn、BL Chaloux 和 A. Epshteyn,探索反应条件对声化学生成的 Ti-Al-B 燃料粉末形态和稳定性的影响,能源与燃料,2020,34,11373-11380; https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c01050 MD Ward、BL Chaloux、MD Johannes 和 A. Epshteyn,《硼硫酸铵中的便捷质子传输——一种适用于中温的未加湿固体酸聚电解质》,《先进材料》,2020 年,2003667;https://doi.org/10.1002/adma.202003667 6124 材料应用概念 Thum, MD;Casalini, R.;Ratchford, D.;Kołacz, J.;Lundin, JG,通过表面诱导无序实现的液晶芯纳米纤维的光致变色相行为。J. Mat. Chem. C,2021,9,12859-12867;https://doi.org/10.1039/D1TC02392F Giles, SL;Sousa-Castillo, A.;Santiago, EY;Purdy, AP;Correa-Duarte, MA;Govorov, AO;Baturina, OA 使用 SiO2-TiO2 复合颗粒和空气进行有害硫化物 2-氯乙基乙基硫化物的可见光驱动氧化。胶体界面科学通讯,2021,41,100362;https://doi.org/10.1016/j.colcom.2021.100362
