考虑使用相关退化的质子交换膜水电解槽动态优化

Landon Schofield; Benjamin Paren; Ruaridh Macdonald; Yang Shao-Horn; Dharik Mallapragada

考虑使用相关退化的质子交换膜水电解槽动态优化

系统与控制 2024-05-14 v1 系统与控制最优化与控制

作者: Landon Schofield , Benjamin Paren , Ruaridh Macdonald , Yang Shao-Horn , Dharik Mallapragada

摘要

我们提出了一个技术经济优化模型，用于评估质子交换膜（PEM）电解槽的设计与运行，这对于由可变可再生电力驱动的氢气生产至关重要。该模型集成了电解槽堆的零维物理表示、完整的质量与能量平衡、运行约束以及关于使用依赖性退化的经验数据。利用分解方法，该模型预测了在不同技术和电价情景下，满足基本负荷需求所需的最优电解槽尺寸、运行方式以及必要的储氢量。2022年的分析表明，考虑退化效应会使氢气的平准化成本从4.56美元/千克升至6.60美元/千克，并将电堆寿命缩短至两年。然而，对2030年的预测显示，由于资本支出降低，成本将显著下降至约2.50美元/千克，从而带来更大的电堆、更长的使用寿命和更少的储氢需求。该方法可适用于其他与脱碳相关的电化学系统。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.06766,
  title  = {Dynamic Optimization of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers Considering Usage-Based Degradation},
  author = {Landon Schofield and Benjamin Paren and Ruaridh Macdonald and Yang Shao-Horn and Dharik Mallapragada},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06766},
  year   = {2024}
}

备注

61 pages, 19 figures, includes SI

考虑使用相关退化的质子交换膜水电解槽动态优化

摘要

关键词

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备注

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