Hidrogéntermelő iparifolyamat szimulációja Ca/Cu-alapú kémiai körciklusos technológia felhasználásával

Process Simulation of Hydrogen Production Cycle using Ca/Cu-based Chemical Looping Technology

Abstract

Greenhouse Gas emissions are the primary drivers of global warming. To mitigate this phenomenon, Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) technologies offer a viable solution. Over the past 50 years, implementation of CCUS processes has grown rapidly across various industrial applications. Chemical Looping (CL) is using circulated solid materials to isolate chemical reactions, enabling generation of pure product synthesis with highly efficient CO2 capture. To date, CL has inspired multiple next-generation technologies, that differ in operational and kinetic parameters, but are optimized for specific industrial roles. While this technology has traditionally been applied mainly to carbon-free in−situ power and heat generation, recent decades have seen the emergence of a highly promising new application: hydrogen production. Hydrogen has the potential to be a next-generation energy carrier, offering an environmentally friendly alternative to other traditional energy sources. This work aims to develop a dynamic mathematical model for hydrogen production via Steam Enhanced Reforming (SER) integrated with a CO2 capture process using Ca/Cu-based CL.

KIVONAT
Az üvegházhatású gázok a globális felmelegedést okozó jelenségek közül rendelkeznek a legnagyobb ráhatással. Ezen jelenséget mérsékelni lehessen, a CO2 elnyelő, felhasználó és tároló (CCUS) technológiák jelenthetnek megoldást. Az elmúlt 50 évben ezen technológiák alkalmazása több különböző ipari területen is felgyorsult. A kémiai körciklusok (Chemical Looping, CL) belső körrendszerben haladó szilárd anyagok segítségével választják el a kémiai folyamatokat, ezzel elősegítve a tiszta termékek előállítását nagy hatékonyságú CO2 abszorpcióval. Napjainkban, ezen technológián alapszik több új generációs ipari folyamat, melyek különböző paraméterekkel működnek a kívánt ipari céloknak megfelelően. Kezdetekben ezen technológia főképp CO2 mentes in−situ hő− és energiatermeléshez volt létrehozva, az utóbbi időkben hidrogén gyártásra is elkezdték használni. A hidrogénre a kutatók jelenleg egy potenciális új zöld energia hordozóként tekintenek. A munkám célja egy dinamikus matematikai modell megalkotása, hidrogén gyártási modellezésének céljából gőzzel segített átalakítás során egy integrált CO2 elnyeléssel rendelkező Ca/Cu-alapú kémiai körciklusban.