目前,能源系统主要由两个基本独立、价值数万亿美元的载体系统主导——电力和化石燃料。在美国,目前大约 40% 的能源通过电力传输,60% 通过燃料传输。燃料是具有高能量密度的化学能源载体,通过管道、卡车、铁路或轮船运输,如今几乎完全基于化石燃料,例如天然气或原油。这些系统利用数百万英里的管道、重要的石化制造基地,并为全球用户网络提供服务,包括车辆、工业流程和建筑供暖。从更远的角度来看,天然气是美国最大的电力能源,在该国所有能源中仅次于石油。虽然关于电力和化学能源载体在脱碳经济中的相对作用仍存在许多疑问,但有两点似乎很清楚:(1)化石燃料作为能源和载体的使用将减少,尽管可能不会降至零;(2)使用可再生能源生产的“人造”化学能源载体(如氢气)的使用将增加。在考虑人造化学能源载体的潜力(例如使用氢气代替天然气)时,必须详细说明能源和载体之间的区别。天然气既是能源的来源,也是能源的载体。相比之下,氢气需要能源(例如可再生能源,如风能)来制造氢气,然后可以将其用作能源载体。
化学激光化学反应以创建激光作用J.C。Polanyi(USSR)提出的1960年首次显示Kasper&Pimentel 1965年首次显示1965与激光腔中混合的气体混合在反应室中化学能源存储良好的能量存储良好反应物是源波长转移:化学反应会产生退出的分子激发态转移到其他激光的材料中几乎所有当前的应用都是军事的因此,用于飞机运载激光的主要类型将能量存储在大型燃油箱中
可再生能源(例如风能和太阳能)越来越多地穿透电力网格,使能量景观的电气化。1但是,这些能源是间歇性的,需要存储能源。用于短期储能(长达几天),可提供广泛的技术,包括电池和热机械存储。2相比之下,化学能源存储是长期,季节性储能的少数替代方案之一,2,3另一个主要选择是泵送水力。4,即使抽水的水电可能是在某些自然适合的区域中低成本存储的潜在解决方案,4此类系统的能量密度很低,并且泵水电在很大程度上取决于大型天然水的可用性。通常提出以氢的形式储存化学能量,以解决间歇性挑战。氢可以
1.引言小型水下航行器使用的电池系统大多为电化学电池或充电电池等化学能源,工作时间只有几十小时到几天。然而,近年来,长期海底侦察等新任务对海底动力系统提出了更高的要求。核电源具有一体化结构紧凑、功率大、工作时间长、可靠性高等特点,可以满足这些需求。尤其是热管冷却反应堆,具有衰变热辐射低、固有反应性控制、无需额外增压系统等优点。综合考虑反应堆尺寸、安全性和运行可靠性,热管反应堆电池系统具有噪声低、压强梯度小、运动部件少等特点,适合用于水下航行器能源系统。
简介 太阳提供的能源是地球上生命的基础,也是人类文明的基础。人类在采用火、化学燃烧和随时随地可创造的能源时,增加了营养能源。在工业时代,煤炭、天然气和石油等化石化学能源被添加到能源选项中,大大提高了人类的能力和影响力 [参考文献 1]。不幸的是,其中一个影响就是气候变化。最近,核能被添加到能源结构中,为美国提供了约 20% 的电网发电量 能源占 GDP 的很大一部分,是现有和预计能力设计的关键决定因素,例如农业、住房、制造业、交通运输、航天、计量经济学和国家安全。人们已经付出了广泛的努力来构思、发现和开发替代/改进的能源和利用方法。气候变化以及所有应用都需要转向可再生能源而不再使用化石燃料,这大大加速了这些努力 [参考文献 2]。在过去十年中,经济上可行的可再生能源的发展取得了非凡的成功。可再生能源的成本仍在迅速下降,目前低于化石燃料的成本,而且其效率仍在提高 [参考文献 3]。此外,随着太空探索、国家安全空间和商业深空的快速发展,考虑到重量的重要性,迫切需要从主要依赖化学能量转向其他能量密度更高的能源。然后是基于热力学第二定律的长期地球变暖问题,该定律考虑了从人类能量中排出的废热量,这些废热量必须辐射到太空才能保持温度稳定。除了自然能源之外的能源(几乎所有的自然能源最终都归因于太阳能),包括深层地热、核能、
Net-Zero-CO 2功率系统的概念已通过欧盟的目标越来越引起人们的关注,到2050年成为气候中性大陆。作为通往净零功率系统的潜在途径,这项工作将基于间歇性可再生电力的未来电力系统通过化学能源载体(所谓的燃料到燃料到功率系统)以及基于100%碳捕获和储存的天然气的燃烧的系统。选择用于电力储存的化学能载体是氢,甲烷和氨。使用生命周期评估,我们确定并比较了两种途径对七个影响类别产生的可调度电力的1 kWh的环境影响。在所有七个影响类别中,没有一个单一的途径对环境的好处最大。评估氢用于存储的使用力量到功率系统在所有类别中的环境影响最低。此外,与具有碳捕获和存储系统的天然气相比,所有对燃料到动力系统对气候变化,光化学臭氧形成和化石资源耗竭的影响较低。带有碳捕获和存储系统的天然气对颗粒物的形成,海洋富营养化和矿产资源稀缺的影响较低。我们的工作得到了对从净零直接-CO 2到生命周期净零-CO 2等效系统的途径的分析,该途径实际上是气候中性的,这是通过直接空气从大气中直接捕获残留物的空气来实现的。然而,这导致所有其他影响类别的增长量为11%的力量到功率系统,而使用碳捕获和存储系统则增加了21%的天然气燃烧。一项系统大小的研究还强调了用于电力存储的资本的非常低的容量因素,从而提高了经济可行性。
世界对化石燃料的依赖是主要的能源来源,导致气候变化和全球变暖。可再生能源被视为维持全球温暖以下2 C的关键解决方案。气候变化和全球变暖的有害影响已在过去十年中推动了世界,从而大规模地部署了可再生能源技术,包括风能,太阳能PV,集中太阳能,生物质等。然而,可再生能源的间歇性,前的太阳照射和风速,在低或没有太阳辐射和风能时,需要储能技术来满足能量的能量。当没有太阳照射和风时,可以存储太阳能PV或风能的多余能量。化学能源储能技术(电力气体)(例如电源器和燃料电池)已通过商业化的一些技术(例如质子交换膜(PEM))引起了人们的关注[1]。由于高气体能量密度,力量到燃气系统很有吸引力。高温可逆的氧化物燃料电池(RSOFC)最近由于电解能力和燃料电池(发电)在一台设备中的功能而引起了人们的关注。RSOFC比常规存储技术具有优势,适应性,能力(功率大小的多功能性和两种操作模式中的能量能力)和高效率[1]。单个堆栈的使用可通过降低植物组件(BOP)来提供较低的资本支出,因为大多数组件都用于电解和燃料电池运行中。然而,在电力到达电力系统中设想的主要能源载体具有巨大的储存和运输成本,与其高光度和低体积密度有关,而作为氢载体的氢载体具有低体积密度和低易光性。与一日储存(v /kg)相比,氢的储存量高约24倍,储存15天的储存量是36倍,在182天的存储空间中,储存量的24倍[2]。因此,氢的生产和随后转化为氨储存的氨的转化引起了很多关注,因为氨被视为可持续燃料(未来的液态天然气),以使能源部门脱碳,并且难以减少工业。氨气适合运输,以满足液化天然气目前满足的一些能源需求,包括电力,运输,供暖等以及目前用于肥料生产的用途。最近,已经有关于电力系统的氨的建模研究。siddiqui和Dincer [3]开发了一种基于太阳能的集成能量系统的热力学模型,该模型由太阳能PV工厂,PEM电解器,Press-Press-Ar-Press-wister-wister-wister-wister-swing Adsoraging(PSA)单位,氨合成单元