Wyszukiwanie artykułów

Szczegóły artykułu

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Tom: 69, Nr: 1, 2017
  • Str. 46-51

do pobrania: artykuł (PL)

Wytwarzanie gazu syntezowego w stałotlenkowych elektrolizerach parowych z odpadowego CO2 - możliwości i bariery rozwoju technologii

Dudek M., Rapacz-Kmita A., Raźniak A., Lis B., Gajek M., Tora B., Olkuski T.

Streszczenie (PL)

W artykule dokonano przeglądu najważniejszych kierunków prac prowadzonych w świecie mających na celu zagospodarowanie odpadowego ditlenku węgla. Jedną z możliwości jest wykorzystanie CO2 jako substratu do produkcji syntetycznego metanu lub paliw płynnych (metanol, eter dimetylowy DME). W pracy przeprowadzono analizę techniczną wytwarzania gazu syntezowego (H2+CO) metodą współelektrolizy pary wodnej i ditlenku węgla w stałotlenkowym elektrolizerze parowym. W tym urządzeniu proces elektrolizy (H2O i CO2) zachodzi w wysokich temperaturach, tj. w zakresie od 750 °C do 900 °C. Jest to proces mniej energochłonny niż produkcja wodoru w niskotemperaturowych elektrolizerach polimerowych, alkalicznych, a więc koszt wytwarzania paliwa jest niższy. Inne potencjalne zalety to możliwość bezpośredniego podłączenia reaktora metanu do stałotlenkowego elektrolizera parowego, wykorzystanie ciepła odpadowego z reaktora syntezy metanu do wytwarzania pary wodnej, a także możliwość zbudowania kompaktowego urządzenia do produkcji paliw syntetycznych. Podstawowymi komponentami stosowanymi do budowy stałotlenkowych elektrolizerów parowych są materiały ceramiczne. Scharakteryzowano właściwości fizykochemiczne obecnie stosowanych elektrolitów ceramicznych oraz materiałów elektrodowych. Przeanalizowano możliwości modyfikacji ich właściwości fizykochemicznych w celu zwiększenia trwałości chemicznej w atmosferach gazowych zawierających związki siarki, a także podwyższenia elektrochemicznej aktywności do redukcji CO2 i H2O. Na podstawie wyników prac uzyskanych w projekcie KIC Innoenergy „Minerve” zaproponowano możliwości podwyższenia odporności korozyjnej materiałów elektrodowych, zawierających ceremet niklowo-cyrkonowy.

Słowa kluczowe (PL): elektroliza, stałotlenkowy elektrolizer parowy, ogniwa paliwowe, CO2, utylizacja

Production of syngas (H2 + CO) in a solid oxide steam electrolyser using waste CO2: opportunities for and barriers to technological development

Streszczenie (EN)

This article reviews the most important directions in research aimed at the utilisation of waste carbon dioxide, being carried out globally. One direction involves the use of CO2 as a substrate for the production of synthetic methane or liquid fuels (methanol and dimethyl ether, or DME). This paper features an analysis of the technical potential for the production of synthetic gas (CO + H2) using the method of co-electrolysis of water vapour and carbon dioxide in a solid oxide steam electrolyser. In this device, electrolysis (H2O and CO2) takes place at high temperatures, i.e. in the range of 750 °C to 900 °C. This process is less energy-consuming than the production of hydrogen in low-temperature electrolysers (PEMFC, alkaline), and therefore the cost of manufacturing the fuel is lower. Other potential benefits include the ability to connect a methane reactor directly to a solid oxide steam electrolyser, the usage of waste heat from an SNG reactor for steam production, and developing a compact unit for the production of synthetic fuels. The basic components used to construct a solid oxide steam electrolyser are ceramic materials. The physicochemical properties of the ceramic electrolytes and electrode materials have been characterised in the article. The potential for modifying the physicochemical properties of electrode materials in order to improve their chemical stability in gas atmospheres containing sulphur compounds, as well as for enhancing electrochemical activity for the reduction of CO2 and H2O on modified cathode surfaces, is also considered. Certain modifications of the surface of a Ni-YSZ cathode and results achieved in the KIC InnoEnergy MINERVE project are presented, along with an increase in the corrosion resistance of electrode materials containing nickel-zirconia cermet resulting from the applied modifications.

Słowa kluczowe (EN): Electrolysis, Solid oxide steam electrolyser, Fuel cell, CO2, Utilization

powrót…