研究 & 创新

唯彩会是如何支持国家和全球转向可再生能源和减少碳排放的

研究人员正在创新电动汽车, 电池, 风力发电厂和太阳能电池板的未来

海洋中的风车

随着全球气温和燃料价格的上涨,发展的推动力 可再生、低碳能源、交通运输和电网正在蓄势蓄势.

U.S. 美国总统乔•拜登(Joe Biden)已将可再生能源作为新基础设施立法的核心内容,并发布了优先发展清洁能源的行政命令, 低排放能源, 电动汽车(ev)和在纽约-新泽西大都会区和其他地方的风电承诺.

最近的联合国第26次缔约方会议 全球气候峰会还谈到了开发新技术和激励措施以减少和控制碳排放的紧迫性.

唯彩会长期以来为重新思考的工作贡献了重要的创新和技术专长 能源的未来。.

东北地区风力发电工程

美国.S. 美国内务部、能源部和商务部已经设定了一个目标,即在美国国内生产总值达到30亿瓦.S. 到2030年实现海上风力发电. 这样做每年将为1000多万个家庭提供电力,并消除近8000万吨二氧化碳排放,否则这些排放将导致全球变暖和气候变化. 到2050年,计划将风力发电增加到1.1亿瓦,几乎是这些效益的四倍.

在新泽西, 海洋风能项目——在离南部海岸线15英里的海上安装92个涡轮机的努力——将准备好接受环境审查. 如果得到批准, 这将成为美国第三个商业规模的海上风电项目, 可供电500台,000个家庭. 到2022年,该州沿海的海上租赁销售将带来更多的机会.

“该大学在沿海恢复力方面的长期努力可以直接转化为海上风力涡轮机的安装和运行,” 研究员和 戴维森实验室 穆罕默德·哈吉(Muhammad Hajj)是土木、海洋和环境工程部门的负责人.

学院研究人员的主要工作领域包括:

孟教授维娜
孟教授维娜
  • 涡轮结构和叶片的改进. 土木工程教授Weina孟发展 耐海水、高性能混凝土 可以在水下铸造,提供防腐蚀保护,使用寿命达50年以上. 机械工程教授Gizem Acar分析了这种运动, 风力涡轮机叶片和转子的力和应力,以告知和改进组件的设计,并建议控制策略,以防止涡轮机的机械故障. 更多的研究人员提供了分析振动数据的专业知识,以确定随着涡轮老化的损伤程度.
  • 风电场场地优化. 戴维森实验室的研究人员和教职人员拥有数十年的经验,在纽约和新泽西的海岸线安装和远程操作试验站. 以及地质力学等学科 研究员丽塔苏萨 通过绘制海底潜在的地质灾害(如循环液化),为确定涡轮机基础的最佳位置提供专业知识, 不稳定斜坡, 沉降和蠕变.
  • 防结冰纳米技术. 机械工程教授Chang-Hwan Choi开发了纳米纹理,以帮助防止飞机机翼结冰, 这项工作也适用于风力涡轮机的冬季化.
唯彩会开发了测量和预测河流和洋流的方法
  • 天气、洋流和风场研究. 戴维森实验室自1993年以来一直在运营新泽西州海岸保护技术援助服务, 进行现场数据采集和数值计算, 物理和数据驱动的建模. 实验室人员操作着两艘研究船, 一艘私人船只,一队无人机和沿海水域的试验站. 唯彩会还开发了几个专有系统来提供连续的, 高分辨率的区域波浪测量和预报, 洋流和海岸侵蚀.

    “通过 唯彩会洪水谘询系统, 唯彩会一直在吸收加拿大的风场, 美国和欧洲的天气预报模式,”朝圣解释说, 提供24/7、4天、高分辨率的本地风力预测, 波, 当前和风暴潮预报."
  • 发现涡轮附近的鸟类,鱼类和海洋哺乳动物. 哈吉一直致力于开发自供电的鱼标签, 唯彩会大学的工程学教授亚历山大·苏丁(Alexander Sutin)在雷达无人机和声学探测方面的经验可以应用于涡轮周围的鸟类和蝙蝠监测.

    苏丁和他的同事工程教授迪米特里·东斯科伊还各自开发了专有的探测系统,可以用来提醒操作员在涡轮机结构附近的海洋哺乳动物的存在
  • 环境及渔业研究. 美国国家海洋和大气管理局将提供超过100万美元的资金,用于研究近海能源设施对生物和当地渔业的影响, 以保护海洋生境和本地经济为目标.

    唯彩会教授 Dibyendu Sarkar“筹码” 具备评估环境影响的专业知识, 风电场设施的生命周期、成本和效益. 学院研究人员还开发了用于搜索和救援任务以及野生动物监测和评估的技术.

运输支持:电动汽车、更好的电池、生物燃料

拜登总统的行政命令也将绿色交通作为优先事项, 其中包括将所有联邦车辆转变为零排放车辆(目前低于1%的车辆属于这一类)的目标 净化空气 减缓全球变暖. 这意味着更高效的发展, 更经济有效的电动汽车和更好的电池已经成为优先考虑的问题.

唯彩会再一次站在了这些技术的最前沿.

化学工程与材料科学 金宰哲教授 调查和开发改进 锂离子电池的替代品, 测试部件物质,如锂金属阳极, 一切固体电解质, 钠和钾的储能阴极——所有这些都可以改变储能材料的模式.

Kim Jae教授
金宰哲教授

“锂离子技术几乎达到了最高水平,”他解释说, 但唯彩会仍然需要一个更好的, 更高的能量密度和更安全的电池,为未来的汽车和技术提供动力."

化学工程和材料科学教授Pinar Akcora研究 能源技术 包括离子液体的性质, 聚合物修饰的纳米颗粒,可以用作燃料电池膜和电活性驱动器的电解质.

前斯蒂文斯大学化学工程教授兼系主任Ron Besser最近联合创办了一家初创公司, ExoCell权力, 与19岁的校友马修·梅尔合作,将唯彩会开发的小说研究商业化 光燃料电池技术 它可以通过改进性能取代最先进的电池. 专利燃料电池从超轻氢气中提取能量,  比标准固态电池产生更多的能量和更高的功率.

电动汽车充电
电动汽车电池将是国家交通和能源未来的关键

人们相信它更薄, 更轻的, 在需要充电之前,薄膜电池可以为无人机和其他轻型车辆提供比传统电池多10倍的续航时间.

机械工程 安妮教授张 检测各种纳米化合物的导热性,如二硫化钼, 钼联硒化物, 钨联硒化物, 碲化铋, 硫族锡和碲化锑具有作为 电动汽车电池材料.

生物燃料 也是唯彩会长期关注的一个领域吗.

与学生和教师一起工作 环境系统中心克里斯托杜拉托斯(Christodoulatos)主任测试中小型系统 培养微藻 在来自工业工厂的废水中, 然后对海藻油进行压榨和加工,制造出有望为轻型车辆和小型设施提供动力的燃料. 美国.S. 国防部是一个 长期的合作者 在这项工作中,下一步将进行一英亩的试点测试.

太阳能、波浪能、电网项目仍在继续

教职员工和学生们也在继续推进其他可再生能源项目的研究,如太阳能电池板的优化, 这是唯彩会长期研究的领域.

负责研究和创新的副教务长Dilhan Kalyon与纽约大学研究员Stephanie Lee合作,研究传统硅基光伏电池板的替代品, 哪些是昂贵和耗时的制造. 两人发现 共轭聚合物凝胶 may be both more efficient and more scalable as solar cell material than conventional materials; their findings formed the basis of a recently issued U.S. 专利.

机械工程教授Shima Hajimirza最近也获得了两项奖金,总额约为570美元,美国国家科学基金会资助的 提高薄膜太阳能电池的能源效率, 以及利用计算建模工具更准确地预测材料对辐射热的响应. 

“薄膜太阳能电池处于光伏技术创新的前沿,她指出, 指出人工智能和机器学习工具现在才刚刚开始应用于太阳能的设计和部署. “新一代太阳能电池的智能设计可以从基于代理的优化和迁移学习中显著受益. 据唯彩会所知,这是这些方法第一次在这种情况下使用. 唯彩会很高兴能成为这一领域的先驱."

世界上的海洋还以潮汐和风力驱动的波浪的形式蕴藏着巨大的能源.

戴维森实验室主任Hajj收到了1美元.将于2020年获得美国能源部颁发的800万美元的奖金,以开始开发和测试新颖的设计 波浪-能量收割机. 他将与弗吉尼亚理工大学的研究人员和私营公司Resolute海洋能源公司(RME)合作开展这项工作.

电线和电塔
优化电网是唯彩会人工智能项目

"Deploying a device such as the one we propose could power floating marine observatories; nearby coastal industrial facilities, schools or hospitals; or be tapped during blackouts or other emergencies for reserve power,“麦加朝圣的笔记. “合适的设备可能会成为可再生能源行业的巨大变革者."

另一种节约碳排放的方法包括优化利用地方、区域和 国家电网.

斯蒂文斯电气和计算机工程 Lei吴教授 设计在供需双方管理波动资源的算法方法, 重新思考发电厂的运作方式, 传输和分配系统和用户相互通信.

“唯彩会无法重建电网,”吴总结道. “但唯彩会可以重新设计和优化控制和操作它的工具. 这种优化是绿色的基础, 更高效的系统,对电网日常运行至关重要,在极端天气发生时也能恢复正常."

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