3.1 机械性能 3.1.1 0° 拉伸模量 Msi 22 3.1.2 90° 拉伸模量 Msi 1.4 3.1.3 最小 0° 拉伸强度 ksi 370 3.1.4 最小 90° 拉伸强度 ksi 12 3.1.5 0° ε 微应变 7500 3.1.6 90° ε 微应变 7500 3.1.7 0° CTE 10 -6 m/m K TBD 3.1.8 90° CTE 10 -6 m/m K TBD 3.1.9 弯曲强度 ksi 3.2 物理性能 - 层压板 3.2.1 孔隙率体积 % < 2 3.2.2 纤维含量体积 % > 58
为了减少温室气体排放和化石燃料对环境的影响,摩洛哥决定增加可再生能源的使用。可再生能源的间歇性导致电网不稳定。储能是解决这一问题的合适方法。压缩空气储能是一种将能量以高压压缩空气的形式储存在地上储罐或地下洞穴中的技术。大规模存储压缩空气能量需要在盐洞或含水层中储存大量能量。本文旨在找出整合地下压缩空气储能技术的好处。摩洛哥的一个案例研究用于估算能源加储能的平准化成本 (LCOES)。分析了摩洛哥太阳能和风能发电厂的年容量系数以及地下洞穴的潜力。结果表明,对于在卡萨布兰卡地区安装的 100 MW 容量的系统,绝热压缩空气储能系统 (ACAES) 与风力涡轮机装置的组合可提供每千瓦时最低的电价,平均 LCOES 为 0.04 美元/千瓦时。
生产清洁能源和减少能源浪费对于实现联合国可持续发展目标(如可持续发展目标 7 和 13)至关重要。这项研究分析了多兆瓦级绿色氢气生产中废热回收的技术经济潜力。一个 10 MW 质子交换膜电解过程被建模为一个热回收系统和一个有机朗肯循环 (ORC) 来驱动氢气的机械压缩。技术结果表明,当实施与 ORC 相结合的废热回收时,电解器的第一定律效率从 71.4% 提高到 98%。ORC 可以产生足够的功率来驱动氢气的压缩,从电解器出口压力 30 bar 到 200 bar。进行了经济分析以计算系统的平准化氢气成本 (LCOH) 并评估实施与 ORC 相结合的废热回收的可行性。结果表明,电价决定了 LCOH。当电价较低时(例如专用海上风电),实施热回收的 LCOH 较高。额外的资本
通过生产和使用可再生能源,储能系统为减缓气候变化做出了重要贡献。水电将在减缓气候变化的努力中发挥关键作用,国际可再生能源机构 (IRENA) 估计,需要新增 1,300 吉瓦的发电容量才能实现能源部门脱碳,这意味着对水电生产的投资将需要翻一番 (IRENA 2021)。水电储能系统使电力系统运营商能够平衡电网中其他更不稳定的可再生能源,例如风能和太阳能 (IRENA 2020),尽管在储能系统的运营过程中必须注意减少水位下降区域的温室气体 (GHG) 排放。湿地和管理良好的流域等自然储能系统可以与土壤碳封存相一致,这是推动气候减缓的一个新兴机会 (Nahlik 和 Fennessy 2016;Ontl 和 Schulte 2012)。在其他地区,可能需要采用新的水资源管理技术,如改进水库管理和改进田间蓄水管理(例如,水稻生产中采用替代浇水和烘干方法),以最大限度地减少与蓄水相关的温室气体排放。
可以推广循环经济作为支持可再生能源系统可持续市场地位的解决方案。要设计一个循环和可持续的系统,需要一种结构化的方法。本研究开发了一个可持续循环系统设计(SCSD)的方法框架,旨在从可持续的角度评估热能存储(TES)技术。为此,提供了一个综合指标,即环境可持续性和循环性指标(ESC)。该指标结合了通过进行生命周期评估对TES系统的环境影响和使用产品级材料循环性指标(MCI)的循环性能。所开发的方法应用于使用熔盐作为聚光太阳能发电厂一部分的高温TES的案例研究。SCSD通过提出不同的生态情景来分析最相关的过程,包括提高回收率(适度情景)、提高再利用率(中等情景)以及两者结合(乐观情景)。循环性分析表明,在适度、中等和乐观情景下,MCI 分别从当前情况下的 20.6% 变为 30.3%、38.6% 和 46.4%。因此,乐观情景显示出最具环境可持续性和循环性的情景,ESC 为 7.89%,而适度和中等情景的 ESC 分别为 1.20% 和 2.16%。循环和 ESC 大幅改善的主要障碍是系统中不可回收的熔盐占比很高,因此,任何改善该系统循环和环境效益的努力都可以通过使用更环保的替代材料来实现。研究得出结论,应在初始设计时寻求再利用和回收的整合,以实现更环保和循环的结果。© 2021 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可协议 ( http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ ) 开放获取的文章。
随着间歇性可再生能源的普及,热能存储 (TES) 成为一种越来越受欢迎的工具,可以平衡日常电力需求并增加电网的稳定性。TES 系统可以局部地将高热负荷与热泵的运行分离,或者通过提供更有利的温度梯度来降低热泵的电能需求。此外,许多政策制定者和公用事业提供商已经为住宅用户引入了分时 (TOU) 费率表,以更好地反映特定时间的发电价格和需求。TOU 费率表根据地区的气候、季节和电力生产组合,在一天中对电网提供的电力进行不同的定价。高峰和非高峰电价之间的巨大差异可能会为住宅客户安装 TES 系统带来经济优势。在这项工作中,使用 TOU 费率结构计算了模拟的 223 平方英尺住宅建筑的经济和能源节约,该建筑使用水/冰基 TES。天气数据来自加利福尼亚州弗雷斯诺县,ASHRAE 气候区 3B,并使用了加利福尼亚州一家公用事业提供商提供的代表性住宅 TOU 公用事业费率结构。模拟仅在夏季极端炎热的白天温度的一周内进行制冷,结果表明,安装 TES 后,总能耗可减少 14.5%,高峰能源使用量可减少 87.5%。使用样本公用事业费率计划,该系统用于空间制冷的运营成本降低了近 20%。
混合地源热泵 (HGSHP) 系统利用较便宜的散热器(例如干式冷却器)或热源(例如太阳能集热器)来减小较昂贵的 GHE 的尺寸。因此,它比传统的地源热泵系统更具成本竞争力。与热能存储 (TES) 系统集成后,HGSHP 系统即使在 GSHP 未运行时也可以充分利用较便宜的散热器或热源提供的加热和冷却输出。HGSHP 与季节性 TES 的组合也是克服建筑物年度冷却和加热负荷不平衡的有效解决方案。本文介绍了使用 Modelica 程序开发的集成 HGSHP 和 TES 系统模型。使用该模型进行了初步的基于模拟的研究,以调查集成 HGSHP 和 TES 系统对伊利诺伊州芝加哥以供暖为主的住宅建筑的有效性。模拟结果表明:集成式HGSHP与TES能够显著提高地源热泵供暖运行时的进水温度,从而提高其运行效率,或者可以减小GHE的尺寸,达到与传统地源热泵系统相同的能效。
碳捕获与储存 (CCS) 是一套从大型排放源或大气中捕获二氧化碳并将其安全封存于地下或永久封存于产品中的技术。CCS 是一种多功能技术,既可以减少工业、发电和制氢的排放,也可以通过直接空气捕获和 CCS(DACCS)和生物能源和 CCS(BECCS)去除二氧化碳 (CDR)。CCS 是气候变化解决方案的重要组成部分,国际能源署 (IEA) 和政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 等组织通过分析实现净零排放的潜在途径,支持了这一观点,这些组织强调了点源捕获 CCS 以及工程化 CDR 技术(如 DACCS 和 BECCS)的明确作用。
最近,将高熵引入各种用于不同应用的材料引起了研究人员的兴趣越来越大,并促进了一系列单相多层(等极)材料的快速发展。[1-4]在无序的多组分系统中,大型构型熵被认为可以稳定晶体结构,从而传递高渗透效果(HE)效应,即,熵驱动的施加效果以及相关的“鸡尾酒”效应由阳离子混合以及化学和结构多样性产生。[1,4,5] Within the past few years, a large number of high-entropy materials (HEMs), represented first by high-entropy alloys (HEAs) [1,5–8] and later by high- entropy oxides (HEOs), [3,9–13] have been utilized in a broad range of applications, including environmental protection, elec- trochemical energy storage, and thermo- electric and catalytic applications.在电池材料中,最近的几份报告表明,高熵的引入可以大大改善循环性能,例如,在HEO和高渗透氧气中(HEOFS)。[9,10,14–24] In a previous study by our group, rock-salt (Co 0.2 Cu 0.2 Mg 0.2 Ni 0.2 Zn 0.2 )O was proposed as a promising anode material for lithium-ion batteries (LIBs), with a unique entropy- stabilized Li-storage mechanism, guaranteeing the reversible conversion reaction and leading to improved cycling stability and Coulombic efficiency.[25,26]另一个针对电化学应用的限制是,据报道,HEO在电化学循环期间会经历不利的相位,这可以使其成为[9]此外,HU和同事在层状O3型HEO上报道了钠离子电池(SIBS)的互嵌型阴极[10],表现出良好的长期可环性和速率性能,并促进宿主矩阵的熵稳定。然而,高注册材料的缺点是它们的制备通常涉及具有高能量成本的程序,例如(高能量)球磨碎或高温处理(> 900°C),并且可以容易容易出现相位分离(例如,对于多物质纳米属粒子)。