Blog ANSYS
ngày 15 tháng 11 năm 2023
Có thể một hệ thống pin nhiên liệu do hydro trên tàu có thể là công cụ khử cacbon mà ngành công nghiệp hàng hải đã tìm kiếm?
Sòng bạc trực tuyến kỹ sư tại Đức, hệ thống điện tử Freudenberg tin rằng họ đã đưa ra giải pháp đó.
Nhóm Freudenberg, nơi sản xuất nhiều công nghệ và sản phẩm công nghiệp, đã chuyển sự chú ý của mình để tạo ra một hệ thống động lực và trung tính có thể mở rộng 2022 Tập đoàn kinh doanh được thành lập Freudenberg E-Power Systems (FEPS).
Khái niệm sáng tạo của họ để độc lập hơn với nhiên liệu hóa thạch Sòng bạc trực tuyến ngành công nghiệp hạng nặng xuất hiện dưới dạng một nhà máy hóa học nhỏ gọn: một mô-đun tạo hydro chuyển đổi metan hoặc metanol để cung cấp hydro thành một chồng chất polymer nhiệt độ thấp thấp Tế bào nhiên liệu màng -electrolyte (PEMFC).
Hình 1: Tổng quan về hệ thống pin nhiên liệu PEM hàng hải Freudenberg. Hệ thống bao gồm mô -đun tạo hydro, mô -đun pin nhiên liệu và mô -đun điện tử.
Kỹ sư đã sử dụngTop 10 sòng bạc, Chơi casino nCode DesignLifevàCơ khí Sòng bạcĐể mô hình hóa Sòng bạc trực tuyến tế bào nhiên liệu, lò phản ứng và Sòng bạc trực tuyến thành phần khác. Họ cũng đã sử dụngANSYS Cloud DirectĐể tính toán hiệu suất cao (HPC), đặc biệt hữu ích khi họ thực hiện mô phỏng đa biến.
Theo Stephanie Frankl, Ph.D., mô phỏng hệ thống kỹ sư tại Freudenberg, mô phỏng đã giúp nhóm giải quyết Sòng bạc trực tuyến nhiệm vụ thiết yếu của việc tạo ra hydro, kéo dài tuổi thọ của pin nhiên liệu và tối ưu hóa độ bền thành phần.
Mô phỏng không chỉ cho phép Sòng bạc trực tuyến hoạt động đó, mà còn mang lại lợi ích tiết kiệm thời gian và chi phí quan trọng: Giảm số lần lặp lại thiết kế cần thiết trước khi tạo mẫu.
198752_1990741
Trong khi đó có thể là tin tức kinh tế tích cực, nó có giá môi trường dốc. Ngành vận chuyển toàn cầu sản xuất khoảng 2,8% của tất cả khí thải nhà kính hàng năm2, và điều đó không bao gồm Sòng bạc trực tuyến tàu du lịch, rất tốn carbon hơn bất kỳ loại tàu nào khác. Nỗi sợ hãi là khi khối lượng lô hàng (và hành khách) tăng lên, khí thải cũng sẽ-mặc dù Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã đặt ra một mục tiêu đầy tham vọng là đạt được khí thải nhà kính Net-Zero (GHG) từ vận chuyển quốc tế gần đến3
Nhưng như cả ngành công nghiệp hàng hải và du thuyền đều lưu ý, sẽ cần sự khéo léo về công nghệ để thu hẹp khoảng cách giữa Sòng bạc trực tuyến mục tiêu và thực tế, và không ai lãng phí bất kỳ thời gian nào để giải quyết vấn đề. Trong một cách tiếp cận toàn bộ, tất cả mọi người từ Sòng bạc trực tuyến cố vấn trong ngành đến Cơ quan An toàn Hàng hải Châu Âu đã nghiên cứu Sòng bạc trực tuyến lựa chọn thay thế cho Sòng bạc trực tuyến động cơ đốt trong thông thường để đẩy và sức mạnh trên tàu.
Kỹ sư tại Sòng bạc trực tuyến hệ thống năng lượng điện tử Freudenberg đã xây dựng dựa trên Sòng bạc trực tuyến điểm mạnh của PEMFC trong khi cũng nhắm vào một trong những rào cản lớn nhất để sử dụng chúng trên tàu: lưu trữ khối lượng hydro khổng lồ mà không chiếm quá nhiều không gian hàng hóa quý giá.
Sử dụng Sòng bạc trực tuyến PEMFC ở nhiệt độ thấp cho Sòng bạc trực tuyến ứng dụng vận chuyển không phải là mới-chúng đã tạo ra sức mạnh cho xe tải và xe buýt hạng nặng trong một thời gian và được đánh giá cao trong việc thiết kế và có khả năng mật độ năng lượng cao, nghĩa là chúng có thể Lưu trữ nhiều năng lượng trong một lượng nhỏ khối lượng.
Tuy nhiên, khuyến khích chính cho việc sử dụng PEMFC trên tàu, là chúng tạo ra năng lượng thông qua phản ứng hóa học giữa oxy và hydro mà không giải phóng bất kỳ phát thải có hại nào. Tất nhiên, để làm điều đó, đòi hỏi cả oxy và hydro, đưa ra một trong những thách thức của phương pháp: lưu trữ đủ hydro trên tàu để đáp ứng Sòng bạc trực tuyến yêu cầu về sức mạnh hoặc khoảng cách của Sòng bạc trực tuyến tàu biển.
Mặc dù nó đủ dễ dàng để thu được oxy từ môi trường, hydro có thể được rút ra khỏi hư không. Thay vào đó, nó phải được tách ra khỏi Sòng bạc trực tuyến yếu tố khác trong Sòng bạc trực tuyến phân tử nơi nó xảy ra, sau đó được lưu trữ ở trạng thái lỏng hoặc dưới dạng khí nén cao.
Sòng bạc trực tuyến pháp Freudenberg sử dụng nhà máy cải cách hơi nước nhỏ gọn để chuyển đổi metan hoặc metanol xanh - rất dễ vận chuyển, xử lý và lưu trữ - thành hydro. Gần một nửa sản xuất hydro thế giới đến từ cải cách hơi nước.4Phản ứng tổng thể bên trong pin nhiên liệu giống hệt với phản ứng đốt trực tiếp trong động cơ đốt trong, chỉ không tạo ra khí thải oxit nitơ. Thay vào đó, năng lượng hóa học được lưu trữ trong nhiên liệu được chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng điện chỉ có hơi nước phát ra.
Tất nhiên, một kiến thức thô sơ về hóa học hữu cơ cho bạn biết rằng có rất nhiều carbon trong metan và metanol, điều này đặt ra câu hỏi, đây là một quá trình ròng như thế nào? Như Sòng bạc trực tuyến kỹ sư của FEPS, chỉ ra, khi metan và metanol được sản xuất từ màu xanh lá cây, bất kỳ CO nào2Điều đó được phát hành đã bị bắt trước đó trong quá trình sản xuất, do đó, có một vòng kín Sòng bạc trực tuyến CO2. Nói cách khác, nguồn gốc của Sòng bạc trực tuyến sản phẩm cấu thành có vấn đề, và đó là một thứ gì đó mà Freudenberg đã xem xét.
Để phát triển nhà máy trên tàu của họ, Sòng bạc trực tuyến kỹ sư của Freudenberg đã không hoàn toàn phát minh lại công nghệ PEMFC. Nhưng họ đã phải tạo ra một pin nhiên liệu có thể kéo dài hàng thập kỷ, một tàu đi biển đang hoạt động - lâu hơn nhiều so với pin nhiên liệu cho Sòng bạc trực tuyến ứng dụng ô tô.
Đây là nơi lưu thông và khả năng chia lưới mạnh mẽ của nó xuất hiện.
Tuổi thọ pin nhiên liệu phụ thuộc vào một số biến, nhưng thiết kế thành phần và điều kiện vận hành là chìa khóa để phát triển một sản phẩm có thể đi khoảng cách. Mở rộng tuổi thọ của mỗi thành phần pin nhiên liệu có nghĩa là xem xét vô số yêu cầu riêng lẻ.
Mô phỏng thông thạo cho phép Sòng bạc trực tuyến kỹ sư hình dung và điều tra ảnh hưởng của Sòng bạc trực tuyến điều kiện hoạt động đến Sòng bạc trực tuyến loài, nhiệt độ và phân phối hiện tại bên trong pin nhiên liệu.
Hình 2: Phân phối nhiệt độ bên trong màng của pin nhiên liệu được mô phỏng và xử lý sau ANSYS Fluent. Màu xanh biểu thị nhiệt độ thấp, màu đỏ biểu thị nhiệt độ cao.
Công việc liên quan đến việc tạo ra một miền tính toán bằng cách kết hợp hai lưới với tổng số lưới hơn 50 triệu ô. Victoria Damerow, Kỹ sư pin nhiên liệu Freudenberg, Sòng bạc trực tuyến biết chia lưới đặc biệt quan trọng đối với mô phỏng pin nhiên liệu vì hình học của mô hình pin nhiên liệu phức tạp như thế nào.
201234_201516
Hình 3: Lắp ráp tế bào đơn của PEMFC của Freudenberg bao gồm hai tấm lưỡng cực và lắp ráp điện cực màng (MEA). Sòng bạc trực tuyến tấm lưỡng cực hướng dẫn dòng chảy của Sòng bạc trực tuyến chất phản ứng đến MEA.
Hình 4: Cấu trúc của ARECREDE-Electrode-Assugging (MEA) của PEMFC. MEA bao gồm điện cực anode và cực âm xốp và màng trao đổi proton (PEM).
Hình dạng của pin nhiên liệu bao gồm cả Sòng bạc trực tuyến thành phần rất mỏng và đáng chú ý lớn hơn. Do đó, việc tạo ra một lưới với độ phân giải và chất lượng đủ trên Sòng bạc trực tuyến thang đo, đồng thời giữ cho chi phí tính toán có thể quản lý được, là một thách thức lớn đối với chúng tôi, ông Dam Damow nói.
Fluent cũng giúp Sòng bạc trực tuyến kỹ sư tối ưu hóa hiệu quả hệ thống bằng cách tối đa hóa việc tạo hydro thông qua chuyển đổi metan hoặc metanol tốt hơn và cải thiện sự phục hồi nhiệt.
Hồi Chúng tôi phải tối ưu hóa dòng chảy trong Sòng bạc trực tuyến lò phản ứng của chúng tôi để có được sự chuyển đổi nhiên liệu tốt nhất có thể vì điều này xác định hiệu quả của hệ thống, ông Frank Frankl nói. Ngoài ra, chúng tôi phải bao gồm tích hợp nhiệt trong quá trình để tối ưu hóa sự phục hồi nhiệt của chúng tôi.
Frankl lưu ý rằng họ sử dụng cùng một cách tiếp cận lưới kép để phát triển lò phản ứng được sử dụng trong mô hình pin nhiên liệu.
Hồi Thật thuận tiện khi bạn có thể sử dụng Sòng bạc trực tuyến công cụ khác nhau để xây dựng lưới tối ưu cho mỗi phần, ông Frank Frankl nói. Sau đó, thông thạo rất tốt trong việc kết hợp tất cả Sòng bạc trực tuyến lưới khác nhau thành một, dẫn đến một mô phỏng rất tốt trong đó tất cả Sòng bạc trực tuyến bộ phận yêu cầu độ phân giải cao được giải quyết tốt và Sòng bạc trực tuyến phần khác không quan trọng có thể có lưới thô hơn để
201205_201364
202946_203184
Hình 5. Mô phỏng một gói xi lanh ngẫu nhiên trên giường lò phản ứng được tạo bằng ANSYS Rocky, hiển thị Sòng bạc trực tuyến dòng chảy dòng khí. Trong mô phỏng này, nhiệt độ ở thành ống chứa giường đóng gói đã được cố định và truyền nhiệt từ tường sang chất lỏng, qua giường đóng gói, đã được đánh giá.
Họ cũng phải cân nhắc làm thế nào Sòng bạc trực tuyến cơn bão hoặc sóng mạnh có thể tạo ra Sòng bạc trực tuyến rung động hoặc tăng tốc có thể ảnh hưởng đến sức mạnh cấu trúc của nhà máy.
210921_211469
Một khi Sòng bạc trực tuyến kỹ sư đã hoàn thành Sòng bạc trực tuyến mô hình cho Sòng bạc trực tuyến mô-đun nhiên liệu và hydro, họ đã kết hợp chúng để mô hình hóa hành vi của toàn bộ hệ thống. Bước tiếp theo là xác minh và xác nhận Sòng bạc trực tuyến mô phỏng và sau đó sử dụng dữ liệu đo từ nguyên mẫu ban đầu để tăng độ chính xác và độ tin cậy của mô hình.
204645_204900
Xem xét sự gia tăng mức độ phổ biến của du lịch kỳ nghỉ và sự phụ thuộc mở rộng vào vận chuyển hàng hóa Sòng bạc trực tuyến thương mại toàn cầu, những tiến bộ này trong công nghệ PEMFC sẽ mang lại sự cứu trợ đáng hoan nghênh Sòng bạc trực tuyến vùng biển quốc tế - và đến bầu không khí.
Đối với một ngành công nghiệp quyết tâm tham gia vào phong trào di động xanh, đơn vị năng lượng do hydro của Freudenberg có thể có nghĩa là đi thuyền mượt mà hơn trong nhiều năm tới.