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リーハイ大学の研究者は、ガス化生成水素の廃棄原料の特性を評価する機械学習と高度な分光法を組み合わせた技術に関するエネルギー省の資金提供による研究に協力

リーハイ大学

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リーハイ大学のカルロス・ロメロ教授（右）、リーハイのエネルギー研究センター所長、鄭耀（左）、ERC主任研究員は、「機械学習強化型LIBSによるバイオ燃料と廃石炭の測定と処理」という研究プロジェクトで共同研究している。 「ガス化炉の改良運転」は、最近エネルギー省からフェーズ II の資金提供を受けました。 提案チームには、ニュージャージー州プレインフィールドの Energy Research Co. (ERCo) (中小企業リーダー)、GTI Energy、SpG Consultants が含まれています。

クレジット: サイバー物理インフラストラクチャおよびエネルギー研究所 (I-CPIE)/リーハイ大学の提供

リーハイ大学の研究者、エネルギー研究センター (ERC) 所長、サイバー物理インフラストラクチャーおよびエネルギー研究所 (I-CPIE) の共同副所長、機械工学および力学学部の教員でもあるカルロス・ロメロ氏と Zheng 氏ERC の主任研究員である Yao 氏は、提案のフェーズ II「ガス化炉の運転改善のためバイオ燃料と廃石炭を測定および処理するための機械学習強化型 LIBS」に対して、DOE STTR (エネルギー省中小企業技術移転) 賞を受賞しました。 」 提案チームには、ニュージャージー州プレインフィールドの Energy Research Co. (ERCo) (中小企業リーダー)、GTI Energy、SpG Consultants が含まれています。 2023 年 8 月から始まる 2 年間の賞予算は合計 1,650,000 ドルになります。 この研究はプロジェクト全体のフェーズ II であり、最初のフェーズ I プロジェクトは 2022 年から 2023 年まで実施されます。バイデン政権は 2050 年までに温室効果ガス (GHG) 排出量を実質ゼロにするという目標を設定しており、DOE は、米国はその目標を達成する。

石炭は 1880 年代からエネルギー源として使用されてきましたが、その使用による副産物の 1 つは石炭廃棄物であり、これにはヒ素、クロム、水銀、その他の有害物質が含まれる可能性があります。 2019 年の石炭使用により 29 億 700 万トンの石炭廃棄物が発生しましたが、これは何年にもわたって備蓄することができます。 何らかの適切な処分を待って放置されている石炭廃棄物は、近隣の地域社会や労働者にいくつかの危険をもたらします。 これらの危険には、毒素や温室効果ガス (メタンと CO2) を放出する自然火災や、地下水に浸出して川に流れる可能性のある有毒金属が含まれる可能性があります。 この貯蔵された石炭は無駄な資源でもあり、廃棄物の約 60% にはまだ実行可能な発熱量が含まれています。

人間や自然の生命に対するこのような危険を排除し、廃棄物を再生して利用するために、研究者らは廃石炭やその他の炭素ベースのバイオマス材料（木材廃棄物や農業残渣など）や廃プラスチックを、特に用途として利用する方法を研究しています。水素。 このプロセスはガス化として知られており、非常に基本的には、ガス化装置と呼ばれる反応容器内で炭素ベースの材料を酸素と高熱（華氏 700 度以上）に導入することが含まれます。 ガス化では、これらの廃棄原料を使用して、水素に処理できる物質である合成ガスを生成できます。 このプロセスで排出される汚染物質は石炭燃焼よりも少ないです。 ガス化生成水素は、バイデン政権の目標に沿って、米国が温室効果ガス排出量の少ない燃料である水素の使用を増やすのにも役立つ可能性がある。

ERCo と ERC は 10 年以上にわたって共同プロジェクトに取り組んできました。ロメロ氏は、このプロジェクトを「エネルギーおよび発電産業でのアプリケーション向けのスマート ソフトウェアを含む、人工知能によって強化された横断的テクノロジー」と特徴づけています。 この研究はパートナーシップに適合しており、フェーズ I では、リーハイと ERCo は、ガス化炉に入る前に原料混合物の組成を現場でリアルタイムに特徴付けることができるシステムの基本コンポーネントの開発に焦点を当てました (図を参照)。 。