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Hydricity概念使用太阳能全天候生产电力

2019-03-08 09:26:39
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研究人员正在提出一种新的“含水量”概念,旨在通过不仅用太阳能发电,而且从过热水中生产和储存氢气,以实现全天候发电,从而创造可持续经济。

“拟议的水力概念代表了持续高效发电的潜在突破性解决方案,”普渡大学化学工程学院的Winthrop E. Stone杰出教授Rakesh Agrawal说道,他曾与化学工程博士生EmreGençer和其他研究人员合作。“这一概念为构想和创造可持续经济提供了一个令人兴奋的机会,以满足人类的所有需求,包括食品,化学品,运输,供暖和电力。”

氢可以与来自农业生物质的碳结合,以生产燃料,肥料和其他产品。

“如果你可以从可持续生物质中借用碳,你可以生产任何东西:电力,化学品,加热,食品和燃料,”Agrawal说。

本周(12月14日)出现在美国国家科学院院刊的在线早期版本的研究论文中详细介绍了研究结果。

Hydricity使用太阳能聚光器聚焦太阳光,产生高温和过热水,以运行一系列发电蒸汽涡轮机和反应器,将水分解为氢气和氧气。氢气将被储存过夜以使水过热并运行蒸汽轮机,或者它可以用于其他应用,产生零温室气体排放。

“传统上,电力生产和氢气生产已经被孤立地研究,我们所做的是协同整合这些过程,同时也改进它们,”Agrawal说。

在PNAS论文由Gençer撰写; 前化学工程研究生Dharik S. Mallapragada; Francois Marechal,瑞士洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique de lausanne)教授和化学工艺工程师; Mohit Tawarmalani,普渡大学克兰纳特管理学院教授兼Allison和Nancy Schleicher管理主席; 和阿格拉瓦尔

在过热时,水被加热到远超过其沸点 - 在这种情况下从1000到1300摄氏度 - 产生高温蒸汽以运行涡轮机并且还操作太阳能反应器以将水分成氢气和氧气。

“在全天候的过程中,我们在白天生产氢气和电力,储存氢气和氧气,然后当太阳能不可用时,我们使用氢气利用基于涡轮机的氢动力循环来发电,”Tawarmalani说。“因为我们可以全天候运行,所以蒸汽轮机连续运转,不需要停机和重启。此外,我们的组合工艺比发电的独立工艺以及生产和储存氢气的独立工艺更有效。”

该系统已使用模型进行模拟,但研究中没有实验部分。

“水力过程的整体太阳能电效率平均超过24小时,显示接近35%,这几乎是使用最好的光伏电池和电池所达到的效率,”Gençer说。“相比之下,我们提出的工艺比传统的储能系统更有效地储存能量热化学,共生产的氢气在运输 - 化学 - 石化工业中具有替代用途,与电池不同,储存的能量不随时间排放而且存储介质不会因重复使用而降解。“

Agrawal说:“这个概念结合了其他研究人员已经开发的流程,同时也改进了这些现有流程。白天和夜间系统将使用大部分相同的设备,使它们能够无缝地分离,代表了其他基于电池的优势。太阳能技术。

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