毛细管现象在自然界中无处不在,直接参与生命系统的功能。[1] 天然多孔介质的特点是随机(如土壤、海绵)或有序(如木材、肺)结构。人造毛细管介质种类繁多,广泛应用于大多数行业,如过滤器、纺织品(编织和非编织)、吸收剂、陶瓷或组织支架。[2] 人们一直致力于改造多孔材料的毛细管特性,以实现改进的热学、[3] 机械学、[4] 电学、[5] 光学[6] 和生物医学 [7] 性能。除了本质上多孔的材料(如金属有机骨架 [8] )之外,最近的研究还集中于可以精细控制材料添加(如 3D 打印 [1,9] )或从块体材料中去除(如激光蚀刻 [6,10] )的制造工艺,以设计精确的孔隙结构。具有多功能工程设计的多孔材料特别适用于被动式能量转换装置。这些装置通常不需要高质量的能量输入,而且由于没有移动的机械部件,维护成本低,而且具有成本效益。此外,它们最适合离网安装,并且总体上可以促进与水能关系相关的行业的可持续转型。[11] 这些装置可以利用多孔毛细管介质来克服小水头,并在无需主动机械或电气部件的情况下为整个系统提供工作流体。已提出将其应用于蒸汽发电、[12] 海水淡化、[13,14] 盐沉淀、[15] 水卫生、[16] 太阳能热能收集 [6] 和冷却 [17] 等。显然,优化此类被动装置中多孔材料的毛细管特性对于提高其整体性能至关重要:毛细管特性差可能导致连续蒸发过程中干燥,并会严重限制可实现的最大装置尺寸。[18] 因此,毛细管特性不佳会严重阻碍整个系统的生产率和可扩展性。被动能量转换装置通常使用非结构化毛细管材料(如纸或商用纺织品)作为移动工作流体的被动组件。[19] 然而,考虑到
氢气 (H 2 ) 有可能成为低碳经济中替代碳氢化合物的清洁燃料替代品,而 H 2 储存是新兴 H 2 价值链的关键组成部分。然而,将 H 2 用于大容量电力管理和其他工业应用将需要大幅扩大地质储存的规模。虽然地质 H 2 储存可以在盐层内的多孔介质和盐穴中进行,但盐穴因其大储存容量、密封完整性和灵活的操作以及较大的注入和提取速率而被认为是地下 H 2 储存的最佳选择。这项研究收集了位于美国墨西哥湾盆地陆上和近海地区的 569 个盐丘的综合数据库。这项工作通过选择没有预先存在的洞穴并且深度范围适合盐穴建设的陆上盐丘来筛选数据库。因此,我们选择并分析了德克萨斯州、路易斯安那州和密西西比州 98 个适合储存 H 2 的陆上盐丘。我们针对三种情形进行了 H 2 存储容量计算:低情况、基准情况和高情况。对于基准情形,我们估计这些盐丘总共可容纳 2550 个洞穴,总工作气体潜力为 130 Gsm 3 ,相当于总能量存储潜力为 368 TWh。根据我们的基础情形,美国天然气消耗量 10% 的替代需要 28 Gsm 3 的 H 2 存储容量。这个数字意味着需要建造或重新利用超过 556 个盐丘,每个盐丘的几何体积为 0.75 Mm 3 。这是此类研究中的首例,按州、县和德克萨斯州、路易斯安那州和密西西比州的单个盐丘细分了 H 2 存储潜力。本研究的结果为评估美国盐丘的 H 2 储存潜力提供了宝贵的信息,有助于制定未来 H 2 基础设施的开发战略。最后,我们为读者提供了一张显示本研究结果的交互式地图。
摘要:本研究提出了将介孔碳和介孔聚合物材料与延长的多孔介质结构一起作为阳离子染料分子的吸附剂的结果。两种类型的吸附剂都是合成材料。提出的研究的目的是对获得的介孔吸附剂的制备,表征和利用。使用低温氮吸附等温线,X射线衍射(XRD),小角度X射线散射(SAXS)和电位测量测量测量测量值,使用低温氮吸附等温线,X射线衍射(XRD)确定了所获得材料的物理特性,形态和多孔结构特征。使用扫描电子显微镜(SEM)成像形态和显微结构。使用X射线光电学光谱(XPS)进行了有关表面活性基团,元素组成和元素的电子状态的信息的表面化学特性,该化学特征提供了有关表面活性基团,元素组成和元素的电子状态。使用三种选定的阳离子染料(甲苯蓝色)和三甲烷(玛雀绿色和晶体紫)的平衡和动力学吸附实验确定介孔材料的吸附特性。分析了使用材料的纳米结构和表面特性的吸附能力。将广义的langmuir方程应用于吸附等温度数据的分析。染料吸附的动力学与吸附剂的结构特性密切相关。吸附研究表明,与聚合物材料相比,碳材料具有更高的吸附能力,例如0.88–1.01 mmol/g和0.33–0.44 mmol/g,与聚合物材料相比,碳材料的吸附能力较高(0.038-0.0.044 mmol/g和0.044 mmol/g和0.038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038-038- –0-038- – 0。使用各种方程式分析动力学数据:一阶(敌人),二阶(SOE),混合1,2-阶(MOE),多指数(M-Exp)和分形类MOE(F-MOE)(F-MOE)。
上午 8:00 – 上午 9:57 并行会议 A01 焦点会议:流体 接下来:软体撞击流体 I Sagamore 宴会厅 1–7 A02 空气动力学:常规 130 A03 主动物质 I:主动湍流 131 A04 动脉瘤 132 A05 动物飞行:飞行昆虫 I 133 A06 高雷诺数游泳 I 134 A07 生理、发声和言语 135 A08 气泡:常规 136 A09 CFD:浸入边界法 I 137 A10 粒子-湍流相互作用 I 138 A11 声学:常规 139 A12 颗粒流 I 140 A13 生物流体动力学:生理 I 141 A14 自由表面流:常规142 A15 实验技术:生物和多相测量 143 A16 流动控制:概述 144 A17 流动不稳定性:多相流和瑞利-泰勒 145 A18 喷射流 I 205 A19 非牛顿流:理论与建模 206 A20 非线性动力学:库普曼和相关方法 207 A21 湍流:湍流建模的机器学习方法 I 208 A22 多孔介质流:对流和传热 231 A23 自由表面流:自然流 232 A24 反应流:LES 和 DNS 233 A25 表面张力效应:界面现象 I 234 A26 波:非线性动力学与湍流 235 A27 涡旋动力学:概述 I 236 A28 CFD:不确定性量化和机器学习 237 A29 液滴:电场效应 238 A30 液滴:超疏水表面和多液滴相互作用 239 A31 流动不稳定性:复杂流体 240 A32 地球物理流体动力学:大气 241 A33 微/纳米流动:通道 242 A34 相变 I 243 A35 一般流体动力学:越过障碍物的流动 244
随着不断增长的世界人口的能源需求的增长,我们面临着将能源系统从化石燃料转变为可再生能源的挑战。氢(H 2)作为通用能量载体,在这种能量转变期间已被提议为前跑者。它可用于去于无法直接使用钢铁生产,化学生产,航空或重型运输等电力的碳化行业,还可以存储以克服可再生能源生产较低的时期(无风和/或太阳)(Adam等,2020; Wang et al。,2022; 2022; Razzaq; Razzaq等,20223; 2023; 2023; xuan et al an,2022;需要存储大量的H 2,以为行业甚至城市提供长期或季节性存储。地下地质地层还提供了这些必需的量,此外还有提高安全性,低运营成本以及已经存在的基础设施的优势。可以根据存储期和需求使用或考虑不同类型的地下氢存储(UHS)。用于季节性存储,多孔介质结构(例如深含水层或耗尽的油/天然气储层)提供了必要的大量体积。此外,人造盐洞穴和硬石洞穴可以帮助稳定短期的中期能源需求。所有这些地下环境通常都没有生命,而是具有多种微生物群落,这些群落可以在恶劣的条件下繁衍生息,例如无氧,高温,高盐度和/或高压。该研究主题的目的是引起人们对在地下中氢储存时可能引起的微生物诱发挑战的关注。; Schwab等。微生物过程对氢的储存有什么影响?可能会发生什么后果,会产生哪些产品(例如有毒或腐蚀性H 2 s),如何降低风险,以及我们如何在实验室中建模,模拟或预测潜在的风险?在计划地下氢存储时,通常不考虑微生物学的方面。但是,可以存在许多不同的微生物(细菌和古细菌),这是由本研究主题的所有贡献强调的(Liu等人; Strobel等。; Tremosa等。)。氢也是微生物的通用能量载体,可以用各种微生物组用作电子供体。除了潜在的氢损失(因此是经济损失)外,生物学过程
为了降低 RO 工艺的能量需求,研究人员还在研究其他技术,如纳滤。[3–5] 在这些技术中,电容去离子 (CDI) 在能耗、工艺简单、减少结垢和低成本方面具有众多优势。[6] 对于 CDI,不需要膜和压力。盐通过电场去除,并以双电层 (EDL) 的形式储存在多孔介质中以产生淡水。电容技术的传统电极依赖于高导电性和高表面积的碳基材料。[7–10] CDI 的工作原理与流体电化学电容器相同;[11] 对浸入含有电解质的溶液中的两个多孔电极施加电压,离子被吸引到电极表面并形成 EDL。这种机制可以在不施加过压的情况下从水中去除盐分,由于没有机械运动部件,因此维护工作量较少。此外,能量不会在此过程中损失,而是以电化学能的形式储存在电极内部。因此,它可以以静电荷存储特有的极高效率进行回收。遗憾的是,这项技术的现状与更成熟的反渗透技术的性能还相差甚远。[7,12] 必须开发出具有高除盐率、低能量损失和可扩展工艺的新材料。在这种情况下,具有净表面电荷的功能化材料引起了科学界的极大兴趣。[13–15] 众所周知,控制表面电荷的种类可以提高 CDI 设备的脱盐性能,因为这与微调零电荷电位 (V PZC ) 的可能性直接相关。 [16,17] V PZC 是必须施加在电极上以确保其表面电中性的电位。通常,每种材料都有自己的 V PZC,这取决于其表面存在的化学物质。例如,由高氧化度碳原子构成的氧化石墨烯 (GO) 在水中始终显示负的 z 电位,因此如果用作 CDI 电极材料,则具有正的 V PZC。考虑电极 V PZC > 0 的情况将有助于阐明这一概念。在平衡状态下,该电极的表面将充满正电荷。然后,如果施加大于 V PZC 的电压,就会发生称为“共离子驱逐”的现象。从 0 到 V PZC 的电位将用于排出表面上自然存在的正电荷(同离子),而其余部分( V − V PZC )将用于存储负电荷(反离子)。类似的推理
抽象的地热储能技术是一种使用注射和地下的原位液体作为热车和地下多孔介质作为存储能源的存储空间的技术,并在必要时将其利用在地面上以进行全面利用。自1960年代以来,该技术一直在不断开发,以保持能耗和不同行业的排放之间的平衡,从而基于不同的热载体,尺度和能源传播方法建立技术系统。In the process of technological innovation, the geothermal energy storage concept has realized the transformation from a single energy storage form of "Earth Battery" to a multi-energy complementary storage/energy supply system of "Earth Charge and Geothermal Storage", and made full use of the characteristics of geothermal energy storage technology "large scale, wide application, cross-season and low cost", with the advantages of large heat storage space, high heat utilization efficiency, safety, green和低碳等。目前,世界各地都有许多项目来测试工业废品热和可再生能源的地热存储,并取得了良好的成果。它显示出更好的技术实用性和广泛的发展空间。它对能源的稳定供应和有效利用具有重要意义。地热能量储能和热量提取的主要机制包括热传导,对流传热,热量分散,热感应效应和物理化学相互作用等。和储层中的流体类型越多,所涉及的机制就越复杂。同时,通过流体和岩石之间的热流体 - 固体耦合效应,将能量存储,转移和转化。因此,地热储能的效果取决于流体岩石相互作用和地热储能的方式。本文首先描述了国内外的地热储能技术的发展历史,总结了基于地热储能过程中流体 - 摇滚互动的传热和储能机制,并分析了地热固定位置,Aquifer Depthers选择和储能载体选择的关键技术问题和研究状态。同时,整理并总结了世界各地主要地热储能项目的概述和操作状态。得出的结论是,热储层的孔隙率,渗透率,厚度,各向异性和异质性对其热储存效率和规模以及热储层和热载体的性能以及与接地热源的匹配程度有关。在此基础上,本文期待着地热储能技术的应用前景,并指出了一系列挑战,从热量存储机制的角度来看,该技术可能面临。人们认为,未来地热储能技术的突破点在于碳捕获,利用和储存技术的联合存储和利用,可持续能源,例如风,光和电力,在地下空间中寻找具有良好的热绝缘性能,良好的热能性能,开发,开发和利用高性能的热能货物和腐蚀性货物和抗污染物和抗污染物和抗封面和抗污染物和抗污染物和抗污染物。作为现有能源系统和有益补充剂的进一步有效利用,其在峰值切割和山谷填充,节能以及减少能源的降低和排放量方面具有独特的优势,地热能源存储具有巨大的潜在资源和市场潜力,并且是低碳地质能源开发的未来方向。