Чистый

Исследователи из Университета Лихай сотрудничают в финансируемых Министерством энергетики исследованиях по методу, сочетающему машинное обучение и передовую спектроскопию для определения характеристик отходов сырья для газификации водорода, получаемого в результате газификации.

Университет Лихай

изображение:

Профессор Университета Лихай Карлос Ромеро (справа), директор Центра энергетических исследований Лихай, и Чжэн Яо (слева), главный научный сотрудник ERC, сотрудничают в исследовательском проекте «Усовершенствованная LIBS с помощью машинного обучения для измерения и обработки биотоплива и угольных отходов для Gasifier Improved Operation», который недавно получил финансирование фазы II от Министерства энергетики. В группу разработки предложений входят Energy Research Co. (ERCo) в Плейнфилде, штат Нью-Джерси (руководитель малого бизнеса), GTI Energy и SpG Consultants.

Фото: предоставлено Институтом киберфизической инфраструктуры и энергетики (I-CPIE)/Университет Лихай.

Исследователи из Университета Лихай Карлос Ромеро, директор Центра энергетических исследований (ERC), заместитель директора Института киберфизической инфраструктуры и энергетики (I-CPIE) и преподаватель кафедры машиностроения и механики, и Чжэн Яо, главный научный сотрудник ERC, был удостоен награды DOE STTR (Департамента передачи технологий энергетического малого бизнеса) за этап II своего предложения «Усовершенствованная LIBS с машинным обучением для измерения и обработки биотоплива и угольных отходов для улучшения работы газификатора». » В группу разработки предложений входят Energy Research Co. (ERCo) в Плейнфилде, штат Нью-Джерси (руководитель малого бизнеса), GTI Energy и SpG Consultants. Начиная с августа 2023 года, двухлетний бюджет премии составляет 1 650 000 долларов США. Это исследование является этапом II общего проекта, причем первоначальный проект этапа I рассчитан на 2022–2023 годы. Администрация Байдена поставила цель добиться нулевых выбросов парниковых газов (ПГ) к 2050 году, а Министерство энергетики поддерживает проекты, которые помогают США достигают этой цели.

Уголь используется в качестве источника энергии с 1880-х годов, а одним из побочных продуктов его использования являются угольные отходы, которые могут содержать мышьяк, хром, ртуть и другие вредные вещества. В 2019 году в результате использования угля образовалось 2,907 млн ​​тонн угольных отходов, складировать которые можно годами. Угольные отходы, ожидающие какой-либо надлежащей утилизации, представляют ряд опасностей для близлежащих сообществ и рабочих. Эти опасности могут включать в себя спонтанные пожары, которые могут привести к выбросу токсинов и парниковых газов (метана и CO2), а также токсичных металлов, которые могут проникнуть в грунтовые воды и попасть в ручьи. Этот хранящийся уголь также является растраченным ресурсом: около 60% отходов все еще имеют жизнеспособную теплотворную способность.

Чтобы устранить такие опасности для человеческой и природной жизни, а также утилизировать и использовать отходы, исследователи изучают способы использования отходов угля и других углеродсодержащих материалов биомассы (таких как древесные отходы и сельскохозяйственные отходы) и отходов пластмасс, в частности, в качестве водород. Этот процесс известен как газификация, который, по сути, включает в себя введение углеродного материала в кислород и высокую температуру (более 700 градусов по Фаренгейту) в корпусе реактора, называемом газификатором. Газификация может использовать эти отходы для создания синтез-газа — вещества, которое можно перерабатывать в водород. В результате этого процесса выделяется меньше загрязняющих веществ, чем при сжигании угля. Водород, производимый путем газификации, также может помочь США увеличить использование водорода — топлива, которое выделяет меньше парниковых газов, в соответствии с целями администрации Байдена.

ERCo и ERC уже более десяти лет работают над совместными проектами, которые Ромеро характеризует как «сквозные технологии, усиленные искусственным интеллектом, включая интеллектуальное программное обеспечение для приложений в энергетике». Это исследование подходит для партнерства, и на этапе I Лихай и ERCo сосредоточились на разработке основных компонентов системы, которая может на месте и в режиме реального времени определять состав смесей сырья до того, как они попадут в газификатор (см. рисунок). .