300万美元ONR-funded研究旨在通过脱碳的海军舰队对抗气候变化
的美国国防部(国防部)每年排放超过5500万吨的二氧化碳。这个数量大约占美国政府的二氧化碳排放量的80%。如果美国国防部一个主权国家,第56最大的温室气体排放国,超越国家,如瑞士、丹麦和秘鲁。
今年一月,总统拜登(Joe Biden)签署了一项行政令,将气候危机的外交政策和国家安全规划。它包括国防二氧化碳减排协助美国海军未来的投资与替代燃料混合设计。四个部门的合作大学的工程和计算机最近开始研究,旨在开发、评估和模拟替代燃料对脱碳同时保持或改善性能和战备。
部门化学工程教授比尔Mustain将带来300万美元的吗海军研究办公室(ONR)资助项目。的首席调查人员Jochen劳特巴赫,詹姆斯·里特和Sirivatch Shimpalee(化学工程);弗雷德里克干燥机,坦维尔•法鲁克,凯文·黄和唱庆熙赢得(机械工程);罗杰Dougal(电气工程);和内森黄齐(土木与环境工程)。
十年前,我就不会认为我将与大型团队合作,产生了重大的影响。
——比尔Mustain
项目的起源开始今年2月麦克奈尔中心当ONR官员举行了现有项目的进展汇报。
”作为访问的一部分,我表示对我们的能源功能和能源相关研究、“Mustain说。“在那结束谈话,他们被南加州大学的能力印象深刻,导致他们谈论他们试图解决其他问题,包括二氧化碳排放。他们让我们挑战寻找途径,以更好地了解和帮助来解决这个问题。”
访问后,组织教师遇到的两天半,以确定一个合理的方法。“我们一起找出差距在知识和强大的途径前进。这是最激励的和令人满意的合作经验我有在我的职业生涯,”Mustain说。
这项研究开始于9月和分为四个。Dougal工作程序将决定如何改变从当前jp - 8(燃油)替代燃料将会影响物理条件和个别船舶的设计和性能。例如,如何存储和管理力量流改变来适应一个新的燃料?黄齐将与Dougal进行模拟物流燃料训练场景。
“附加设备需要存储、过程或使用替代燃料。发动机的效率将会改变燃料成分或燃料混合,因此大量的可供船舶推进或操作的任务系统将各有不同,”Dougal说。“我们将研究这些东西通过建立船舶使用我们的S3D软件组件和系统模型进行分析的电力和能源流。”
海水电解产生氢气是一个程序的重要组成部分,因为它可以使用直接或其他零碳燃料。无论使用的替代燃料,海水电解必须创建从一个可再生能源的来源,丰富和可用的海军。Mustain将与Shimpalee和两个分包商从乔治亚理工大学和康涅狄格大学结合电力和海水制造氢。
“我们已经提交了一份专利信息披露新反应堆的设计,试图克服的一些能源问题与海水电解。第一步是消电离海水做电解之前,这是非常耗费能源。我们试图想出一个方法,可以消除和被动地产生淡水电解的第一步,”Mustain说。
Lauterbach Ritter将工作在两个不同的氨合成反应器的设计,这是最大规模的有关能源消耗的化学过程。氨是目前由Haber-Bosh过程,这是一个从蒸汽转化氮和氢之间的反应。但单一之间传递效率只有25%到35%。
“氨,虽然无碳能源载体,需要为其生产氢。但大多数氢来自天然气或煤,释放碳的生产过程。氨合成也发生在较高的压力和温度,使这一个能源密集型的过程,”劳特巴赫说。“我们正在开发新催化剂和反应器的概念,使氨生产在温和的条件下,这样我们可以利用氢从水中分离可再生能源过剩。”
赢得了最后的推力,将导致与法鲁克和戴尔。三人将决定如何最有效地使用替代燃料和研究氨的影响及其与喷气燃料混合在不同的燃烧行为。使用氨功率柴油机是一个技术挑战,并赢得的团队将尝试克服需要点火时间的问题。黄在固体氧化物燃料电池的专业知识将帮助确定氨和氢气的混合可以用来使喷气燃料操作没有遇到重大硫问题。
“氨燃烧非常独特而jp - 8燃烧的氧化特性和污染物排放,所以至关重要的是要了解的基本方面和特点对氨及其混合物与jp - 8,“就说。“燃气轮机燃烧室模型将开发评估和识别燃油喷射的未来科技发展策略。”
Mustain的想法的一个成功的结果将是每一个基本活动完成技术可行性评估确定的可能性,如知道如果有问题与氨在柴油和代用燃料是否可以实现。
“我希望我们做的一些事情会过渡这个项目。然后我们将会有新的问题和决定如何推进,”Mustain说。“只要我们开发工作的技术和团队继续团结地运作,项目是成功的。”
Mustain兴奋进行研究,将彻底改变美国海军如何运作。他也希望这个项目可以是一个大型研究模型在南卡罗莱纳大学的合作。bob官方体育登陆
“十年前,我就不会认为我将与一个大型团队,使产生重大影响,”Mustain说。“我们的团队是作为一个中心其他项目,我认为这已经启动的一个子集10到15的大学教师将各种项目上一起工作。我们有一个很强的人在一起工作的能力很有信心做出真正的改变为海军和其他赞助商。”