利用氢的潜力解决长途卡车运输排放问题
货物运输构成了当今全球分布的供应链的基础，而长途卡车运输是这个复杂系统中的核心和关键环节。为了实现世界各地的气候目标，有必要开发脱碳解决方案来取代柴油动力系统，但考虑到卡车运输不可或缺的巨大作用，这些解决方案必须既经济可行又实用。
虽然氢基替代品作为柴油的替代品有可能成为一种有前景的脱碳策略，但氢在运输和加油方面具有很大的局限性。
(资料图)
这些障碍，加上氢引人注目的脱碳潜力，促使由霍伊特·霍特尔化学工程教授WilliamH.Green领导的麻省理工学院研究团队探索一种使用液态有机氢载体运输和储存氢的经济有效的方法(LOHC)。该团队正在开发一项颠覆性技术，使LOHC不仅可以向卡车输送氢气，还可以在车上储存氢气。
他们的研究结果最近发表在《能源与燃料》杂志上，题为“利用液态有机氢载体车载脱氢对长途卡车脱碳的展望”。麻省理工学院的团队由Green领导，成员包括研究生SayandeepBiswas和KarianaMorenoSader。
“船上”方法
目前，LOHC在现有零售燃料分配基础设施内工作，用于将氢气输送到加氢站，然后在加氢站进行压缩并输送到配备氢燃料电池或内燃机的卡车上。
格林说：“由于零售站吸热氢气释放和压缩，目前的方法会造成巨大的能量损失。”“为了解决这个问题，我们的工作正在探索一种更高效的应用，即由LOHC驱动的卡车具有车载脱氢功能。”
为了实现这样的设计，该团队的目标是修改卡车的动力总成(车辆内部产生能量以推动其前进的系统)，以允许车载氢从LOHC中释放，利用发动机排气中的废热为“脱氢”提供动力。“过程。
脱氢过程发生在高温反应器内，该反应器不断从燃料储罐接收富含氢的LOHC。从反应堆释放的氢气在通过分离器去除任何残留的LOHC后被输送到发动机。在前往发动机的途中，一些氢气被转移到燃烧器以加热反应堆，这有助于增强发动机废气提供的反应堆热量。
拟议的船上脱氢工艺流程图。组件尺寸并非按比例绘制，出于说明目的已被放大。图片来源：绿色集团
承认并解决氢的缺点
该团队的论文强调，目前使用氢气(包括LOHC系统)来使卡车运输行业脱碳有其缺点。无论技术如何改进，由于零售氢气输送的成本高昂，这些现有的选择仍然昂贵得令人望而却步。
比斯瓦斯说：“我们提出了一种替代方案，可以解决许多挑战，并且似乎是在这种交通环境中使用氢的可行方式。”比斯瓦斯最近当选为麻省理工学院马丁家庭可持续发展研究员协会成员他在这个领域的工作。
“通过LOHC使用氢气时，对于长途运输具有明显的好处，例如可扩展性和快速加油时间。改善运输和加油以进一步降低成本也具有巨大潜力，我们的系统正在努力做到这一点。”
来自哥伦比亚的莫雷诺·萨德尔说：“利用氢是一种全球范围内都可以使用的选择，并且可以扩展到像我来自的国家这样的国家。”“由于它与现有基础设施产生协同作用，因此不需要大量的前期投资。全球适用性巨大。”
MorenoSader是MathWorks研究员，与团队其他成员一起，一直在使用MATLAB工具为这项工作开发模型和仿真。
不同行业汇聚一堂
包括长途卡车运输在内的运输方式脱碳需要不同行业的专业知识和观点，这种方法与MCSC的使命产生共鸣。
该团队对LOHC驱动的卡车运输的开创性研究是博士后影响研究员DanikaMacDonell领导的几个项目之一。选择这些项目是为了解决一系列对重型运输脱碳具有重要社会意义和行业相关的挑战，这些挑战涵盖了一系列行业和解决方案路径。例如，其他项目侧重于电动卡车车队的物流优化，或氨动力运输的空气质量和气候影响。
Green领导的研究通过将MathWorks提供的业界领先的计算工具与化学工程领域的前沿发展以及业界领先的商业LOHC反应器演示相结合，庆祝了这一跨行业主题，以构建具有成本效益的令人信服的愿景。LOHC驱动的卡车运输。
《能源与燃料》文章中进行的回顾和研究为进一步研究LOHC驱动的卡车设计奠定了基础。开发这种具有功率密集、高效且强大的车载氢气释放系统的车辆需要专门研究和进一步优化专门针对卡车运输应用的核心组件。
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