尽管能源效率有所提高,但由于生产增加、人口增加,世界能源消耗量不断增长。如今,世界向替代能源过渡的问题日益突出。在当今世界,替代能源形式之一就是风能,它专门将大气中的气团动能转化为任何其他形式的能源(电能、机械能、热能),有利于国民经济利用。风能是增长最快的替代能源领域之一 [2]。风能具有替代能源的所有优点(环保、可再生、低运营成本)[1, 5]。近年来,全球风能发展非常迅速。中国和美国目前处于领先地位,但世界其他国家也在逐步开发这一有前途的清洁能源领域,其基础是取之不尽的自然资源——风能 [12]。每年,世界各地安装的风力涡轮机越来越多,而且该技术的趋势是进一步扩展。风能作为一种可再生能源,在世界范围内发挥着越来越重要的作用。西班牙、德国和丹麦等国已接近实现 30% 电力需求来自风力发电的目标。尽管美国目前只有约 5% 的电力来自风力发电,但就总装机容量而言,它位居世界第一,最近超过了
可以以可知的成本提供能源,从而对冲燃料价格波动并抑制通货膨胀的影响。阿拉斯加拥有全国最好的可再生能源资源,有机会在当地投资可持续基础设施,每年为社区节省数百万美元的能源成本。随着人们对化石燃料价格、能源安全和气候变化的担忧日益增加,可再生资源在维持社区使用当地、清洁和取之不尽的能源以满足阿拉斯加对电力、热能和运输燃料的需求方面发挥着关键作用。部分由于进口和运输化石燃料带来的挑战,越来越多的阿拉斯加人开始寻求水电、风能、生物质能、太阳能以及程度较小的地热能、潮汐能和波浪能等资源来发电和供热。阿拉斯加人还通过能源效率和节约措施节省了热能和电力,将资金留在当地经济中,并创建了更稳定、更具弹性的社区。效率还有助于实现到 2025 年实现 50% 可再生能源的州目标,因为通过效率避免的能源几乎总是使用化石燃料产生的。
化石燃料消耗过多,能源需求不断升级以及环境问题迫使我们追求替代的本地能源转换和存储设备。1可充电 - 空气电池由于其高能量密度(1086 W H kg 1),安全性,无毒性和环境友好而引起了下一代储能系统的有希望的替代方案。2这是一种具有开放式电池结构的电化学储能技术,它可以通过锌金属和氧气之间的氧化还原反应产生电力,从而可以连续,取之不尽的氧气供应。3然而,由于空气电极的活性不足,尚未实现稳定的功率输出和长期稳定性。氧还原反应(ORR)和氧气进化反应(OER)的动力学慢性动力学阻碍了电池的整体表现。因此,需要对ORR和OER的有效电催化剂,以减少反应能量屏障并增加活性和稳定性。4,5最近取消基于非差异金属的催化剂,它可以表现出可比的催化活性,并且比基准催化剂(PT/RUO 2)具有相当的催化活性,并且在电化学能量储存和转换方面取得了巨大进展。6–9
基于可再生能源的微电网是实现农村电气化的先行者,尤其是在印度这样的发展中国家。微电网是一种自给自足的独立电力系统,包括一个或多个发电源、一个能量存储系统、能源管理和负载。这样的系统可以连接到电网,也可以不连接到电网。需要基于可再生能源的微电网来满足农村和偏远地区的能源需求。并网系统主要建立在城市,很少覆盖村庄或偏远地区。在可以获得并网供电来弥补供电质量差的地区,供电时间有限,这阻碍了该地区的社会和经济发展。即使在电网相对强大的城市,负荷削减和供电质量差也会使电网变得不可靠。交流电网的局限性导致了对局部电力系统或微电网的需求,这些系统不局限于某个区域,成本低廉、可靠,有助于可持续发展,而不是破坏环境。基于可再生能源的微电网利用取之不尽、用之不竭的能源,这些能源资源丰富且免费。微电网可以利用效率超过 95% 的 DC-DC 电源转换器,减少对 AC/DC 转换器的需求。集中式交流电网面临严重的输电和配电损耗。以前,大多数负载都是交流电,例如
吩嗪是橡胶防老剂RT-base生产废渣的主要成分,仅我国RT-base废渣中吩嗪的年产量就超过1000吨,目前产生的吩嗪主要通过燃烧处理,每年释放出3500多吨二氧化碳和大量的氮氧化物。此外,吩嗪还是一种生物质可衍生的物质,可以从取之不尽的木质素衍生的邻苯二酚中高效、大量地生产。15,16吩嗪及其衍生物具有很强的氧化还原活性,被发现是优秀的OEM,包括阳极或阴极材料,在实际应用中显示出巨大的潜力。17 – 20其中,二氢吩嗪(DHP)衍生的正极材料表现出优异的性能,甚至与商业正极材料相媲美。 18,21 – 23 然而,该类材料的实际应用仍存在一些障碍需要解决。需要进一步努力提高它们的易获得性和比容量,即优化合成工艺和降低分子中非活性部分的比例。之前,我们报道了一种稳定但电容较低的 DHP 聚合物 (PVBPZ),其比容量仅为 95 mA hg − 1。PVBPZ 的低比容量主要是由于苄基部分在高电压下的电化学不稳定性,导致其无法利用第二氧化还原电位。因此,PVBPZ 只能
摘要:能源被视为一个国家经济发展的最重要决定因素之一。太阳是一种不可思议的取之不尽的能源。光伏 (PV) 系统的转换和应用效率与 PV 模块的发电量和位置的太阳能潜力有关。因此,一个地区的太阳参数对于太阳能应用的可行性研究非常重要。虽然世界各地都有太阳能,但赤道附近的国家接收的太阳辐射最多,太阳能生产和应用的潜力最大。阿曼塞拉莱的佐法尔是阿曼全年气温较高的城市之一。据报道,该市 3 月份的最大太阳通量约为 1360 w/m 2,最大累积太阳通量约为 12,586,630 W/m 2。这些有趣的太阳能潜力促使人们呼吁在该地区投资太阳能,以替代其他不可再生能源,例如化石燃料发电机。因此,几位作者报告了不同太阳能在阿曼不同城市,尤其是偏远地区的应用情况,并报告了各种结果。因此,本综述重点介绍了阿曼不同城市太阳能资源可用性的成就以及太阳能作为佐法尔替代能源的潜力。本文还回顾了不同的光伏技术和运行条件,重点介绍了用于提高光伏能源系统效率和性能的先进控制策略。
摘要。不可再生化石能源是现代条件下的主要能源。这种能源生产和消费方式是造成环境负面影响的主要人为因素之一。此外,有限的能源储备无法保证世界能源长期可持续发展。摆脱这种局面的出路是使用可再生能源 (RES)。可再生能源是能源发展前景广阔且创新的领域之一。这些能源使国家电力供应和供热水平迈向新的高质量水平,并显著改善居住区的生态状况。俄罗斯联邦拥有实施旨在利用可再生能源的创新项目的所有条件。太阳能就是其中之一。利用太阳能的前景是几乎取之不尽、随处可见的资源,而且还有另一个优势——环境安全性高。此外,太阳能的特点是资本和运营成本指标低,与传统能源相比,电力成本也较低。在这项研究中,确定了俄罗斯联邦太阳能发展的前景。分析了俄罗斯现有的太阳能发电能力,确定了该国太阳能的主要发展方向。本文提出了一种评估浮动发电厂经济效率的模型。这些发电厂可以为整个定居点提供电力。通过研究,我们得出了关于使用此类发电厂作为廉价能源和环境兼容性来源的前景的结论。
大自然是科学家取之不尽的灵感源泉。仿生方法的发展目标是重现生物体所表现出的特定特征,以实现目标功能。合成生物学从生物系统中汲取灵感,目的是重新设计它们,甚至构想出具有特定能力的新型人工生物系统。这种自下而上的方法导致了人工细胞和组织的制造 1-4 。这种方法不仅有利于开发有前景的生物医学或制药应用,而且对基础研究也很有价值。人工细胞的操作适用于研究细胞特性或细胞机制,由于其固有的复杂性或多因素性 5-7 ,使用活细胞来解决这些问题具有挑战性。在这种背景下,人们开发出了多种简化的仿生人工细胞,其复杂程度降低。虽然这些细胞模型在结构上可以多种多样(液滴、凝聚层、脂质体、聚合物囊泡 1,8 ),但巨型单层囊泡 (GUV) 是最相关的仿生原型之一 9 。GUV 由磷脂半透性双层构成。生化膜成分可以通过使用特定的脂质混合物和加入膜蛋白来随意丰富。然而,GUV 是还原论的细胞模型,因为它们是被动物体,不能主动移动、交换,也不能表现出机械转导机制、繁殖或死亡。囊泡是软物体,其膜弯曲模量约为
地球上的水资源占陆地总面积的四分之三。如今,世界上大部分地区都面临着饮用水短缺的问题。这一问题是由多种因素造成的,包括全球变暖、地下水枯竭以及水资源管理不善造成的污染。因此,世界上只有 2% 的可用水是可饮用的,其余 98% 是盐水。由于人类的生存依赖于饮用水,并且由于人口快速增长和工业用水量增加,人们开始对实施从盐水中大规模生产饮用水的工艺感兴趣,例如反渗透、闪蒸、蒸馏和其他方法。然而,这些程序需要大量的化石燃料能源,并对环境产生重大影响。因此,为了建立适当的海水淡化工艺,需要采用既能保护环境又能提供可再生性、可靠性和可负担性的技术来解决水资源短缺的问题。众所周知,太阳能是一种取之不尽的可再生能源,使用起来成本不高。因此,我们在海水淡化过程中采用单盆太阳能蒸馏器,利用太阳光蒸馏咸水,成本低廉,对环境无影响。太阳能蒸馏器易于建造、运行和维护,是偏远地区生产蒸馏水的可行选择,因为这些地方缺乏技术技能,也没有昂贵的材料。图 1 所示的单斜面太阳能蒸馏器(“蒸馏器”)是最广泛使用的系统,其中热量收集和蒸馏过程都在同一盆中进行。
目前,社会对替代燃料或替代能源更感兴趣。如果提到这些话题,许多人会想到汽车的替代燃料,如液化石油气、压缩天然气或电力。这些类型可以替代汽油和柴油。但随着与替代能源的联系,还有其他因素在不久的将来不仅在交通运输中很重要,而且在能源和重工业中也很重要。目前,这一代人正试图把重点放在可再生能源上,尤其是水电、风能和太阳能等取之不尽的能源。除了这些主要来源外,还应提到生物质、沼气或废能的燃烧。随着清洁未来和生产、脱碳和减少温室气体 (GHG) 的理念,氢是最常被提及的替代能源。氢与能源政策、交通运输以及重工业有关。它们可以通过不仅在欧洲被接受的氢战略来证明。但是,正如 Rivas 等人 (2021) 所提到的,欧洲在减缓和适应气候变化方面做出了巨大努力。未来几年的首要任务不是减少温室气体排放和提高恢复力(由欧盟委员会 (2016) 领导),而是绿色协议 (欧盟委员会,2019)。主要目标是到 2050 年使欧洲实现气候中和,并将其转变为一个现代、资源高效且具有竞争力的经济体。这些事实可能会导致工业、家庭、运输和其他规范的变化。本文进一步提到了替代能源。对于每一种能源,都将在未来社会、工业的变化和新出现的风险的背景下讨论其处理、运输和使用的安全性。最后,确定对当前知识和可能性的评估和比较。