Reverse water-gas shift chemical looping for syngas production from CO2 [article]

Marcus Wenzel, Martin-Luther Universität, Universitäts- Und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
2018
In dieser Arbeit wird ein systematisches Vorgehen für die Analyse und die Bewertung des Reverse Water-Gas Shift Chemical Looping (RWGSCL) Prozesses im Kontext der CO2-Nutzung vorgestellt. Zu Beginn wird der RWGSCL Prozess basierend auf thermodynamischen Prinzipien theoretisch untersucht. Durch die Ermittlung der maximal möglichen Sauerstoffspeicherkapazität und durch chemische Gleichgewichtsberechnungen wird gezeigt, dass nur sehr wenige der vielen potenziell verfügbaren
more » ... rstoffspeichermaterialien für weitere Untersuchungen in Frage kommen. Es stellt sich heraus, dass Eisenoxid eines der vielversprechendsten Materialien für den RWGSCL Prozess ist. Weiterhin wird der RWGSCL Prozess mit anderen Chemical- Looping Prozessen verglichen und es wird gezeigt, dass solarthermisches Looping der einzige direkt vergleichbare Konkurrenzprozess ist. Eine umfassende Analyse eines möglichen Gesamtprozesses zur Synthesegasherstellung aus CO2, H2 und Sonnenenergie wird für den RWGSCL Prozess mit Hilfe von stationärer Prozesssimulation und -optimierung durchgeführt. Die Resultate werden einem Vergleichsprozess, basierend auf der traditionellen RWGS Reaktion, gegenübergestellt. Ein energetischer Gesamtwirkungsgrad (ausgehend von Sonnenenergie bis hin zum Synthesegas) von 13,7% kann für die Synthesegasherstellung mittels RWGSCL erreicht werden. Dieser Wert ist vergleichbar mit theoretischen Werten für solarthermisches Looping. Der Energiebedarf im Reaktor-Separator-Netzwerk des Gesamtprozesses lässt sich durch den RWGSCL Prozess im Verleich zur traditionellen RWGS Reaktion um 54% verringern. Die Resultate belegen die theoretische Machbarkeit des RWGSCL Konzepts. Zur Validierung von Eisenoxid als potenzielles Sauerstoffspeichermaterial für den RWGSCL Prozess wurden diverse Experimente durchgeführt. Basierend auf dem Vorwissen von früheren Arbeiten wurde das reine Eisenoxid mit Ce0.5Zr0.5O2 dotiert, um die Sinterungsbeständigkeit zu erhöhen und die reaktionskinetischen Eigenschaften zu verbessern. Das modifizierte Eisenoxid wurde mi [...]
doi:10.25673/13421 fatcat:w2btojmbnjesxlb2k47yyohv4u