وبلاگ

Newswise – Argonne بخشی از یک کنسرسیوم چند آزمایشگاهی است که برای پیشرفت تولید به منظور ساخت سلول‌های سوختی هیدروژنی و الکترولیزهای بادوام‌تر، کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر کار می‌کند. آرگون بر افزایش پیل های سوختی و الکترولیز تمرکز خواهد کرد کاتالیزورها.

برای پیشرفت فناوری‌های تولید هیدروژن پاک، آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) نقش مهمی در کنسرسیوم جدیدی از آزمایشگاه‌های DOE ایفا خواهد کرد که برای تسریع تولید سلول‌های سوختی و الکترولیزها ایجاد شده‌اند.کنسرسیوم آزمایشگاه ملی DOE برای پیشبرد تولید حجم زیادی از فناوری های حیاتی هیدروژن پاک | وزارت نیرو).

کنسرسیوم Roll-to-Roll یا R2R توسط اداره فناوری هیدروژن و پیل سوختی (HFTO) در دفتر کارایی انرژی و انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی تحت دو ماده در قانون زیرساخت دو حزبی تامین می شود: برنامه الکترولیز هیدروژن پاک و تولید. و بازیافت هیدروژن خالص این کنسرسیوم فناوری های پیشرفته پوشش و خشک کردن و فرآیندهای تولید رول به رول را توسعه خواهد داد تا سلول های سوختی و الکترولیزها بادوام تر، کارآمدتر و مقرون به صرفه تر شوند.

الکترولیزها و پیل‌های سوختی برای تولید و استفاده از هیدروژن سبز با کربن صفر حیاتی هستند و به ایالات متحده کمک می‌کنند تا به اهداف کاهش کربن خود برای کاهش تغییرات آب و هوایی نزدیک‌تر شوند. هدف این کنسرسیوم کاهش ریسک و تسریع تولید پیل‌های سوختی با کارایی بالا و کم‌هزینه و سیستم‌های الکترولیز برای پاسخگویی به تقاضای هیدروژن در مقیاس تجاری و ترویج استقرار فناوری‌های هیدروژن پاک در صنعت است.

آزمایشگاه ملی آرگون و اوک ریج با یکدیگر همکاری می کنند تا فناوری های مقیاس پذیر را برای سنتز مواد کاتالیزوری برای پیل های سوختی و الکترولیزورها توسعه دهند و از خطر حذف کنند. هدف از این تحقیق تولید قابل اعتماد مقادیر زیادی از مواد سریع تر، مقرون به صرفه تر و با کاهش اثرات زیست محیطی است. جسیکا دورهام ماهولتز، دانشمند ارشد مواد در Argonne

کنسرسیوم R2R توسط آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر DOE (NREL) رهبری می شود. همراه با Argonne و آزمایشگاه های زیر DOE، کنسرسیوم شامل آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL)، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) و آزمایشگاه ملی ساندیا (SNL) است. هر آزمایشگاه بر روی چندین حوزه تحقیقاتی خاص تمرکز خواهد کرد و در داخل کنسرسیوم برای دستیابی به اهداف مشترک همکاری خواهد کرد.

Yuepeng Zhang، دانشمند ارشد مواد در Argonne گفت: “با همکاری نزدیک با صنعت، کنسرسیوم R2R به حل چالش های فعلی تولید و همچنین توسعه فناوری های تولید نسل بعدی کمک می کند که انتقال فناوری های هیدروژن پاک از آزمایشگاه به صنعت را تسریع می بخشد.” .

ژانگ و دانشمند ORNL، الکسی سروف، معاونان کنسرسیوم R2R هستند. اسکات ماوگر، دانشمند ارشد NREL، به عنوان مدیر کنسرسیوم R2R خدمت می کند. این تیم رهبری فعالیت های کنسرسیوم را هدایت می کند، همکاری با سایر کنسرسیوم های HFTO را تسهیل می کند و از برنامه ریزی استراتژیک HFTO در مورد تمرکز تحقیقاتی کنسرسیوم پشتیبانی می کند.

الکترولیزها و سلول های سوختی کلید انتقال هیدروژن به استفاده گسترده هستند. الکترولیزها مولکول های آب را برای تولید هیدروژن تقسیم می کنند. استفاده از پیل های سوختی هیدروژن برای تولید برق پاک و کارآمد برای خودروهای الکتریکی و سایر کاربردهای انرژی.

در مقایسه با روش های فعلی تولید الکترولیز و سلول سوختی، ساخت R2R سرعت را افزایش می دهد، راندمان را بهبود می بخشد و زمان خرابی و ضایعات را کاهش می دهد و هزینه ها را کاهش می دهد. ساخت R2R مواد را روی تارهای متحرک رسوب می دهد و یک فرآیند تولید مداوم و مقیاس پذیر است.

با این حال، برای بهینه سازی فرآیندهای چند مرحله ای و چند متغیره در طول تولید R2R، موانعی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد. کنسرسیوم برای رسیدگی به این چالش ها با کاوش و ایجاد همبستگی های جامع بین مراحل پردازش و پارامترها تلاش خواهد کرد.

هر دو فن آوری سلول های سوختی و الکترولیز استفاده می شود کاتالیزورها برای سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی در کنسرسیوم R2R، Argonne منجر به افزایش مقیاس سنتز مواد کاتالیزوری خواهد شد. دانشمندان از تخصص و قابلیت های توسعه یافته برای سیستم های لیتیوم-یون بهره خواهند برد باتری ها” href=”https://www.anl.gov/science-101/باتری ها” target=”_blank”>مقیاس سازی سنتز مواد باتری در مرکز تحقیقات مواد مهندسی Argonne.

جسیکا دورهام ماهولتز، دانشمند ارشد مواد در Argonne، رهبری توسعه علم مواد کنسرسیوم را بر عهده خواهد داشت.

“Argonne و ORNL با هم کار می کنند تا فناوری های مقیاس پذیر را توسعه دهند و از خطر حذف کنند تا مواد کاتالیزوری برای سلول های سوختی و الکترولیزها را سنتز کنند. هدف این تحقیق تولید قابل اعتماد مقادیر زیادی از مواد سریعتر، مقرون به صرفه تر و با کاهش اثرات زیست محیطی است. ما امیدواریم که ترجمه مواد جدید و با کارایی بالا تولید شده توسط کنسرسیوم های HFTO به صنعت را تسریع کنیم.

همکاری بین آزمایشگاه ها برای موفقیت بسیار مهم است. Argonne با LBNL برای مشخص کردن جوهر و پوشش با استفاده از منبع فوتون پیشرفته Argonne (APS)، یکی از بهترین‌های مبتنی بر حلقه ذخیره‌سازی اشعه ایکس با انرژی بالا در جهان کار خواهد کرد. منبع نور امکانات علاوه بر این، Argonne با NREL و SNL در فرمولاسیون جوهر، پوشش و توسعه اندازه‌شناسی تعبیه‌شده کار خواهد کرد. Argonne از تجزیه و تحلیل امکان سنجی کنسرسیوم با سفارشی سازی ابزار محاسبات ارزیابی نوآورانه تولید و پردازش پشتیبانی می کند. APS یک تسهیلات کاربری دفتر علوم DOE است.

Argonne همچنین تلاش توسعه ML را که آنها استفاده می کنند رهبری خواهد کرد هوش مصنوعی– بهینه سازی و اتوماسیون فرآیند برای تسهیل تولید سلول های سوختی هوشمند و الکترولیزها. آرگون برای دستیابی به این هدف با سایر آزمایشگاه های ملی همکاری خواهد کرد.

کنسرسیوم R2R از تلاش‌های صنعت از طریق پروژه‌های توافق‌نامه تحقیق و توسعه مشترک حمایت خواهد کرد. یک هیئت مشاور صنعت راهنمایی برای اهداف تحقیقاتی کنسرسیوم ارائه خواهد کرد. این هیئت همچنین مشارکت تولیدکنندگان، تامین کنندگان مواد و صنعت هیدروژن را تشویق خواهد کرد.

فعالیت های R2R همچنین مکمل کار سایر کنسرسیوم های HFTO خواهد بود: هیدروژن از نسل بعدی الکترولیزهای آب (H2 جدید) و کامیون سلول سوختی میلیون مایلی (M2FCT). کنسرسیوم R2R فرآیندها و مسیرهایی را برای افزایش مقیاس مواد و اجزای توسعه یافته توسط H2NEW و M2FCT توسعه خواهد داد و با هر دو کنسرسیوم همکاری نزدیک خواهد کرد تا اطمینان حاصل شود که معیارها، روش ها و پروتکل های مناسب استفاده می شود.

این تلاش‌ها با هم به پیشرفت چشم‌انداز H2@Scale DOE کمک می‌کنند انفجار هیدروژنی هدف کاهش قیمت هیدروژن خالص به 1 دلار در هر کیلوگرم تا سال 2031 است.

درباره منبع فوتون پیشرفته

منبع فوتون پیشرفته (APS) دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده در آزمایشگاه ملی آرگون یکی از پربازده‌ترین امکانات منبع نور پرتو ایکس در جهان است. APS پرتوهای ایکس با روشنایی بالا را در اختیار جامعه متنوعی از محققان در علم مواد، شیمی، فیزیک ماده متراکم، علوم زیستی و محیطی و تحقیقات کاربردی قرار می دهد. این اشعه ایکس برای مطالعه مواد و ساختارهای بیولوژیکی مناسب است. توزیع عنصری؛ حالت های شیمیایی، مغناطیسی، الکترونیکی؛ و طیف گسترده ای از سیستم های مهندسی مهم از نظر فن آوری از باتری ها به اسپری های انژکتوری که همگی زیربنای رفاه اقتصادی، فنی و فیزیکی کشور ما هستند. هر سال بیش از 5000 محقق از APS برای تولید بیش از 2000 مقاله در توصیف اکتشافات چشمگیر و حل ساختارهای پروتئینی بیولوژیکی مهم تری نسبت به کاربران هر مرکز تحقیقاتی منبع نور پرتو ایکس استفاده می کنند. دانشمندان و مهندسان APS در حال ابداع فناوری هستند که زیربنای عملیات پیشرفته شتاب دهنده و منبع نور است. این شامل دستگاه‌های درج می‌شود که پرتوهای ایکس بسیار درخشان تولید می‌کنند، لنزهایی که پرتوهای ایکس را تا چند نانومتر متمرکز می‌کنند، ابزارهایی که نحوه تعامل پرتوهای ایکس با نمونه‌های مورد مطالعه را به حداکثر می‌رسانند، و نرم‌افزاری که جمع‌آوری و مدیریت می‌کند. حجم عظیمی از داده های حاصل از اکتشافات در APS.

این تحقیق از منابع موجود در Advanced Photon Source، یک مرکز کاربری دفتر علوم DOE ایالات متحده که توسط آزمایشگاه ملی Argonne تحت قرارداد شماره DE-AC02-06CH11357 برای دفتر علوم DOE اداره می‌شود، استفاده کرد.

آزمایشگاه ملی آرگون به دنبال راه حلی برای مشکلات مبرم ملی در علم و فناوری است. اولین آزمایشگاه ملی کشور، Argonne، تحقیقات پایه و کاربردی پیشرو را در تقریباً هر رشته علمی انجام می دهد. محققان Argonne از نزدیک با محققین صدها شرکت، دانشگاه و سازمان های فدرال، ایالتی و شهرداری همکاری می کنند تا به آنها کمک کنند تا مشکلات خاص خود را حل کنند، رهبری علمی آمریکا را ارتقا دهند و کشور را برای آینده ای بهتر آماده کنند. با کارکنان بیش از 60 کشور، Argonne توسط مدیریت می شود UChicago Argonne, LLC برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده.

دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://energy.gov/scence.