Energies

Tiền xử lý là một bước quan trọng trong việc sản xuất biodiesel thế hệ thứ hai từ các nguyên liệu lignocellulosic thải. Việc thu được biodiesel thông qua các quá trình lên men yêu cầu các điều kiện tiền xử lý phù hợp để đảm bảo mức độ saccharification cao nhất có thể của nguyên liệu đầu vào. Tác động của các tham số quy trình sau đây được nghiên cứu đối với quá trình tiền xử lý kiềm của Salix viminalis L.: nồng độ chất xúc tác (NaOH), nhiệt độ, thời gian tiền xử lý và độ mịn. Để thực hiện điều này, các thí nghiệm đã được tiến hành theo thiết kế Box-Behnken cho bốn yếu tố. Trong quá trình saccharification của sinh khối đã được tiền xử lý, các enzyme cellulolytic được cố định trên đất diatomaceous đã được sử dụng. Dựa trên các kết quả thu được, một mô hình toán học để dự đoán các điều kiện tối ưu của tiền xử lý kiềm được đề xuất. Các điều kiện tối ưu cho quá trình tiền xử lý kiềm được xác lập như sau: độ mịn 0,75 mm, nồng độ chất xúc tác 7%, thời gian tiền xử lý 6 giờ và nhiệt độ 65 °C nếu xem xét hiệu suất saccharification và phân tích chi phí. Tác động của quá trình tiền xử lý đã tối ưu hóa đối với cả thành phần hóa học và sự thay đổi cấu trúc của sáu loại nguyên liệu lignocellulosic khác nhau (willow sinh khối, poplar sinh khối, beech, triticale, cỏ đồng cỏ, bắp) cũng được nghiên cứu. Các hình ảnh SEM của mẫu sinh khối thô và đã được tiền xử lý được bao gồm để theo dõi sự thay đổi cấu trúc sinh khối trong quá trình thủy phân.

Bài báo này mô hình hóa một hệ phương trình vi phân riêng phần (PDEs) cho các đặc tính nhiệt và chất tan dưới sự phân bố (nồng độ và nhiệt độ) trong dòng chảy magnetohydrodynamic của chất lỏng Casson trong một môi trường rỗng Darcy. Các vấn đề được mô hình hóa là phi tuyến cao với các điều kiện biên đối lưu. Những vấn đề này được giải quyết bằng phương pháp số qua cách tiếp cận phần tử hữu hạn với dung sai là 10−8. Một thuật toán số (cách tiếp cận phần tử hữu hạn) được cung cấp và một quy trình số được thảo luận. Sự hội tụ cũng được quan sát thông qua 300 phần tử. Các mô phỏng được thực hiện để khám phá động lực của dòng chảy và sự vận chuyển nhiệt và khối lượng dưới sự biến đổi tham số. Để kiểm tra tác động của gradient nhiệt lên sự vận chuyển khối lượng và vai trò của gradient nồng độ lên sự vận chuyển năng lượng nhiệt, các mô phỏng được ghi lại. Những thay đổi đáng kể về nhiệt độ và nồng độ được ghi nhận khi số Dufour và số Soret được thay đổi.

Đặc điểm của việc đánh lửa bằng tia lửa điện trong buồng đốt thể tích không đổi (CVCC) được đánh giá nhằm mục đích kiểm tra hiệu suất của kỹ thuật đánh lửa hỗ trợ tụ điện (CAI), bao gồm các đặc tính phát triển hạt nhân tia lửa và sự phát triển của ngọn lửa. Phương pháp đánh lửa thông thường và hiệu ứng ghép nối cao thế (MEHV) được đánh giá để so sánh các đặc trưng phân bố sự phát triển của tia lửa. Để thực hiện nghiên cứu này, một hệ thống plasma được sử dụng bao gồm: nguồn điện, ba tụ điện, một biến áp, cáp cao thế, đầu bugi loại J, diode và CVCC. Thí nghiệm được thực hiện dưới các điều kiện hoạt động khác nhau, như 1 bar, nhiệt độ ban đầu 295 K, 50, 100, 150 V từ hộp đánh lửa, 400 V từ MEHV, thời gian tia lửa 0,7 ms, và điện trở đầu nối 0 kΩ. Kết quả cho thấy sự phát triển của tia lửa ở các điện áp ban đầu 100 V và 150 V có đặc điểm tương tự nhau, và diện tích bề mặt tăng lên 13 mm2 ở 150 V so với 100 V vì năng lượng điện dung được lưu trữ trong ba tụ điện đã được kích thích một cách hiệu quả nhờ vào hiệu ứng phân hủy điện môi và va chạm electron. Do đó, sự phát triển của tia lửa từ MEHV lan tỏa rộng rãi trong không khí hơn so với tia lửa thông thường, và nhiệt độ bên trong hạt nhân tia lửa có thể được giả định là chuyển từ plasma không nhiệt thành plasma nhiệt nhờ MEHV.

Nghiên cứu hiện tại trình bày một điều tra thực nghiệm về cấu trúc dòng chảy xoay vòng bằng phương pháp Tốc độ Hình ảnh Hạt (PIV) dưới điều kiện ổn định, xem xét mặt phẳng xoay vòng thẳng đứng trung tâm. Các thí nghiệm được thực hiện trên đầu động cơ Xăng Phun Trực Tiếp (GDI) bốn van với các mức nâng van khác nhau và với sự chênh lệch áp suất 150 mmH2O giữa các van nạp. Hơn nữa, kỹ thuật Phân rã Chính Điều Hòa (POD) đã được áp dụng cho các bản đồ vectơ vận tốc được đo bằng PIV để định hình các cấu trúc dòng chảy ở các mức nâng van khác nhau, và do đó các giá trị xoay vòng khác nhau. Kết quả cho thấy rằng tại các mức nâng van thấp (1 đến 5 mm), 48,9 đến 46,6% năng lượng dòng chảy tập trung vào các xoáy lớn (mô hình 1) chỉ với 8,4 đến 11,46% trong mô hình 2 và 7,2 đến 7,5% trong mô hình 3. Tại các mức nâng van cao, có thể thấy rõ rằng một phần năng lượng trong các xoáy lớn của mô hình 1 đã được chuyển giao cho các cấu trúc dòng chảy nhỏ hơn của các mô hình 2 và 3. Điều này có thể được thấy rõ tại mức nâng van 10 mm, nơi các giá trị năng lượng dòng chảy là 40,6%, 17,3% và 8,0% cho các mô hình 1, 2 và 3, tương ứng.

Tăng trưởng nhanh chóng nhu cầu năng lượng toàn cầu hiện nay đang gặp phải các giới hạn về tài nguyên nước và sự biến đổi thủy văn liên quan đến biến đổi khí hậu. Các xu hướng không gian và thời gian toàn cầu về yêu cầu nước cho phát triển năng lượng và các lựa chọn chính sách để giải quyết những hạn chế này còn chưa được hiểu rõ. Bài viết này phân tích các xu hướng nhu cầu năng lượng ở cấp quốc gia dựa trên dữ liệu của Cục Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ liên quan đến các đánh giá mới về tiêu thụ nước và tác động chu trình sống của sản xuất điện nhiệt và nhiên liệu sinh học, cũng như sự sẵn có nước ngọt và phân bổ theo ngành từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc và Ngân hàng Thế giới. Các điểm nóng khan hiếm nước liên quan đến năng lượng nổi lên bao gồm những nền kinh tế lớn và đa dạng nhất thế giới (Brazil, Ấn Độ, Trung Quốc và Hoa Kỳ, trong số những nước khác), trong khi khan hiếm nước về mặt vật lý vẫn tiếp tục hạn chế phát triển năng lượng ở Trung Đông và các quốc đảo nhỏ. Những phát hiện bao gồm: (a) các rào cản công nghệ để giảm thiểu tình trạng khan hiếm nước do nhu cầu năng lượng tạo ra là có thể vượt qua; (b) sự bảo tồn tài nguyên là điều không thể tránh khỏi, kéo theo giới hạn tài chính và hiệu quả; và (c) các phương án thể chế đóng vai trò then chốt trong chu trình nước-năng lượng-khí hậu tích cực. Chúng tôi kết luận bằng cách tham khảo các lựa chọn chính sách liên quan đến nước-năng lượng bao gồm các danh mục năng lượng tiết kiệm nước, chuyển nhượng nước liên ngành, nước ảo cho năng lượng, các thỏa thuận thủy điện, và việc sử dụng nước bị suy giảm cho phát triển năng lượng.

Mô hình hóa chính xác mối quan hệ phi tuyến giữa điện áp mạch hở (OCV) và trạng thái sạc (SOC) là cần thiết cho việc ước lượng SOC thích ứng trong quá trình vận hành của ắc quy lithium-ion (Li-ion). Việc ước lượng SOC trực tuyến cần phải đáp ứng vài ràng buộc, chẳng hạn như chi phí tính toán, số lượng tham số, cũng như độ chính xác của mô hình. Trong bài báo này, những thách thức đó được xem xét bằng cách đề xuất một mô hình OCV cải tiến, đơn giản và chính xác cho ắc quy Li-ion nickel mangan cobalt (NMC), dựa trên phương pháp đặc trưng phân tích thực nghiệm. Thực tế, mô hình này bao gồm các hàm động học ngoại tích và các hàm bậc hai đơn giản chỉ chứa năm tham số, mô hình được đề xuất theo sát đường cong thực nghiệm với sai số khớp nhỏ chỉ 1 mV. Mô hình cũng có hiệu lực trong khoảng nhiệt độ rộng và tính đến hiện tượng trễ điện áp của OCV. Sử dụng mô hình này trong ước lượng SOC bằng bộ lọc Kalman mở rộng (EKF) giúp giảm thiểu thời gian thực thi và giảm sai số ước lượng SOC xuống chỉ còn 3% so với các mô hình hiện có, nơi mà sai số ước lượng khoảng 5%. Các thí nghiệm cũng được thực hiện để chứng minh rằng mô hình OCV được đề xuất kết hợp trong bộ ước lượng EKF thể hiện độ tin cậy và chính xác tốt dưới các đặc điểm tải và nhiệt độ khác nhau.

Trong nghiên cứu này, hai mươi bốn pin pouch Li-ion dung lượng cao (1360 mAh) NMC622/Si-hợp kim với hàm lượng hợp kim silic cao (55%) đã được già hóa theo chu kỳ dưới bảy điều kiện chu kỳ khác nhau nhằm khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố căng thẳng khác nhau đến tuổi thọ chu kỳ của các pin toàn phần sử dụng anode Si, trong đó có ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường, Độ sâu xả (DoD) và dòng xả. Các pin được giới hạn về thể tích tại một áp lực ban đầu tối ưu để cải thiện tuổi thọ chu kỳ, khả năng năng lượng và công suất của chúng. Hơn nữa, thiết lập thử nghiệm đổi mới này cho phép đo áp lực phát triển như là kết quả của việc lithi hóa và phi lithi hóa lặp đi lặp lại trong suốt quá trình chu kỳ pin. Chiến dịch thử nghiệm phong phú này về các pin toàn phần sử dụng anode Si cho phép chúng tôi nghiên cứu và định lượng độc lập ảnh hưởng của các yếu tố căng thẳng khác nhau đến tuổi thọ chu kỳ của chúng lần đầu tiên, cũng như phát triển một mô hình suy giảm dung lượng mới dựa trên mối quan hệ tuyến tính quan sát được giữa khả năng giữ dung lượng và tổng công suất xả.

Laboratory based research on the physical properties of gas hydrate hosting sediment matrix was carried out on the non-pressurized hydrate-bearing sediment samples from the Chinese Guangzhou Marine Geological Survey 2 (GMGS2) drilling expedition in the Pearl River Mouth (PRM) basin. Measurements of index properties, surface characteristics, and thermal and mechanical properties were performed on ten sediment cores. The grains were very fine with a mean grain size ranging from 7 to 11 μm throughout all intervals, which provide guidance for the option of a screen system. Based on X-ray Computed Tomography (CT) and SEM images, bioclasts, which could promote hydrate formation, were not found in the PRM basin. However, the flaky clay might be conducive to hydrate formation in pore spaces. The measured sediment thermal conductivities are relatively low compared to those measured at other mines, ranging from 1.3 to 1.45 W/(m·K). This suggests that thermal stimulation may not be a good option for gas production from hydrate-bearing sediments in the PRM basin, and depressurization could exacerbate the problems of gas hydrate reformation and/or ice generation. Therefore, the heat transfer problem needs to be considered when exploiting the natural gas hydrate resource within these areas. In addition, the results of testing the mechanical property indicate the stability of hydrate-bearing sediments decreases with hydrate dissociation, suggesting that a holistic approach should be considered when establishing a drilling platform. Both the heat-transfer characteristic and mechanical property provide the foundation for the establishment of a safe and efficient production technology for utilizing the hydrate resource.