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Aug 18, 2023

よりクリーンで環境に優しいパイプライン システムの背後にある科学

ロスアラモス国立研究所の研究者らは、既存のパイプラインシステムで輸送するために水素と天然ガスを安全に混合する方法を数学的モデリングで示すことができると報告している。 安全かつ

ロスアラモス国立研究所の研究者らは、既存のパイプラインシステムで輸送するために水素と天然ガスを安全に混合する方法を数学的モデリングで示すことができると報告している。 水素への安全かつ信頼性の高い移行は、ネット・ゼロ・カーボン経済への移行に向けて提案されているソリューションの 1 つです。

Anatoly Zlotnik 氏は、ジャーナル PRX Energy に掲載されたモデリングに関する新しい論文の共著者です。 ロスアラモス国立研究所の数学者であるズロトニク氏は、エネルギー伝送システムのモデリング、設計、制御の専門知識を持っており、次のように簡単に説明しました。 私たちのモデリングは、天然ガスパイプラインネットワークに水素を徐々に注入することで、安全で予測可能な運用が可能になることを示しています。」

この論文によると、ズロトニク氏とロス アラモスの同僚らは、非線形偏微分方程式を使用して、天然ガスと水素の不均一混合物をパイプライン システムを通じて輸送するためのモデルを開発しました。 インフラストラクチャのモデリングには、コンプレッサーとレギュレーターのユニット、規定の圧力でネットワークにガスと水素混合物を注入する供給ステーション、ネットワークから混合物を引き出すフロー ステーションが含まれます。

パイプライン運用の課題を解決する

既存の天然ガスパイプラインネットワークで水素を輸送することで、事業者は炭素排出の化石燃料を削減する戦略の一環として、これらの大規模で高価な施設の利用を最大限に活用できるようになります。 水素は、ほとんどがメタンである天然ガスよりもはるかに軽いため、水素を混合することは、新しい方法でパイプライン運用に挑戦します。

ロス アラモス チームの数学的モデリングは、天然ガス パイプラインへの水素注入の変化率を制限することで、圧力の大幅な急激な変化を防ぐことができると判断しました。 パイプラインネットワークをシミュレーションするためのチームの方法により、オペレータは注入率に関する標準を開発できる可能性がある。

水素は、二酸化炭素を排出しないクリーンな燃料としていくつかの利点があります。 燃料電池では、水素と酸素により電気が生成され、自動車、トラック、施設に電力を供給します。 水素は、家庭用炉や乾燥機などの機器で使用するために天然ガスと混合することもでき、また、水素を燃焼させて製造施設に電力を供給したり、発電したりすることもできます。

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非常に軽い水素をより重いガスに送り込むときに発生する圧力変動に対処する方法を手に入れることは、重要な改善です。 混合ガスシステムは非常に良いアイデアだと思われます。

鉄鋼の水素脆化の問題は依然として残っている。 それも小さな問題ではありません。 水素が圧力下で封入されるとほぼあらゆるものに浸み込むように見えるのと同じように、単純な鋼鉄製の容器内で圧力下にある水素は鋼鉄に浸み込むだけです。 かなりの量を得るには、圧力をかなり高くする必要があります。 時間の経過とともに、水素は単に鋼を脆い水素合金にし、容易に断片化する可能性があります。 破砕可能な容器内の高圧は、非常に不快な可能性をもたらします。

水素を炭素に合金化して、圧力や貯蔵容器の破壊を軽減または排除する方が、実際には起こり得る結果が得られるでしょう。

ブライアン・ウェステンハウス著、New Energy and Fuelより

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