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https://ria.asturias.es/RIA/handle/123456789/8605Registro de Metadatos Completo
| Campo Dublin Core | Valor | Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Esteban Díez, Gonzalo | - |
| dc.date.accessioned | 2017-10-02T06:42:20Z | - |
| dc.date.available | 2017-10-02T06:42:20Z | - |
| dc.date.issued | 2017 | - |
| dc.identifier.citation | Esteban Díez G. Producción de bio-hidrógeno mediante gasificación catalítica de biomasa con captura integrada de CO2 [tesis doctoral]. Oviedo: Servicio de Publicaciones, Universidad de Oviedo; 2017 | eng |
| dc.identifier.uri | https://ria.asturias.es/RIA/handle/123456789/8605 | - |
| dc.description.abstract | Hydrogen has been proposed as the energy carrier of the future. However, for the Hydrogen Economy to be feasible, hydrogen pro-duction must be cheap, accessible and sustainable. Nowadays, more than 96% of H₂ is produced from fossil fuels, contributing to increase the CO₂ concentration in the atmosphere and leading to a progres-sive Climate Change. The most widespread method for hydrogen production consists in the steam reforming of methane (SMR), which employs several catalytic reactors at different temperatures to pro-duce gas with a 70% H₂ content that should be later purified. In this context, integration of steam reforming and CO₂ capture in a single step process called Sorption Enhanced Steam Reforming (SESR) is considered a promising technology. This process allows to reduce the number of required reactors and the reaction tempera-ture, increasing yield and H₂ purity at the same time. The ultimate consequence is to achieve lower costs of installation and operation. Additionally, if a renewable fuel like biomass is fed to the reactor, production of cheaper, accessible and sustainable hydrogen is possi-ble, as biomass has zero net impact in the atmospheric CO₂ concen-tration, thus reducing the contribution of hydrogen to Climate Change. To optimize the SESR process, an appropriate selection of catalyst and sorbent for CO₂ must be made, together with a proper optimiza-tion of the operating conditions. A Pd/Ni-Co-hydrotalcite derived material has been chosen as catalyst, while dolomite has been select-ed as CO₂ sorbent. All experiments were preceded by thermodynam-ic equilibrium calculations to estimate the maximum limits of yield, selectivity and concentration of products. This results were later compared with the experimental results obtained. A fluidized bed reactor was employed to assess the optimal condi-tions for the SESR process. The three main variables modified during these experiments were temperature, steam to carbon ratio (S/C) and weight hourly space velocity (WHSV). Acetone was employed as model compound to simulate the behaviour of biomass pyrolysis de-rived bio-oil. The fluidized bed reactor was also employed to investigate the effect of bio-oil composition on the performance of the SESR process. The behaviour of blends with different proportions of acetic acid and acetone was tested along a wide range of temperatures. The values of steam proportion and WHSV were chosen from the optimized parameters obtained in the previous work. Thereafter, to reach a deeper knowledge of the influence of composition, several blends of phenol, acetic acid and acetone were prepared at similar proportions to those found in pyrolysis bio-oil, and tested for the SESR process. Sorption Enhanced Catalytic Steam Gasification (SECSG) was car-ried out employing two solid lignocellulosic biomasses. During these experiments, a fixed bed reactor was fed semi‑continuously with the biomasses in order to evaluate the effect of temperature and biomass composition on yield and H₂ production. The present work has demonstrated that temperature is the most influent factor in the SESR process, followed by S/C and WHSV. It is possible to achieve a H₂ purity higher than 99.5% between 525 and 625 °C, for both the model compounds and the lignocellulosic bio-mass. However, other process variables such as H₂ yield and selec-tivity are greatly affected by the nature of the fuel and the reactor employed, needing higher temperatures to reach the same values. The concentration of some by-products, like CO and CH₄, is also very sensitive to changes in temperature and feed, increasing when the process moves away from the optimal conditions. | eng |
| dc.description.sponsorship | Gobierno del Principado de Asturias (Programa "Severo Ochoa" de ayudas predoctorales, PCTI 2013-2017, GRUPIN14-079) Ministerio de Economía y Competitividad (ENE2014-53515-P) Fondos Europeos de Desarrollo Regional (FEDER) | eng |
| dc.description.tableofcontents | El hidrógeno está considerado el vector energético del futuro. Sin embargo, para que la Economía del Hidrógeno sea algo posible, es imprescindible que la producción del mismo sea barata, accesible y sostenible. En la actualidad, el 96% de la producción mundial de H₂ se obtiene a partir de combustibles fósiles, contribuyendo al aumento de la concentración de CO₂ en la atmósfera y el consecuente Cambio Climático. El método más extendido de producción es el reformado de metano con vapor de agua (SMR), que emplea varios reactores catalíticos a diferentes temperaturas para obtener un 70% de H₂ que debe ser purificado posteriormente. En este contexto, la integración del reformado con vapor y la captura de CO₂ en un único proceso se considera una tecnología prometedo-ra. Esta técnica, también conocida como SESR, permite reducir el número de reactores requeridos y la temperatura de operación, al mismo tiempo que incrementa el rendimiento y la concentración de H₂. Esto redunda en unos costes menores de instalación y operación. Si el proceso se completa con el uso de combustibles sostenibles como la biomasa, que presentan una emisión neta de CO₂ nula, es posible obtener un H₂ más barato, más accesible y con una menor contribu-ción al Cambio Climático. Para optimizar el proceso SESR se requiere una selección adecuada del catalizador y del sorbente, así como la optimización de las condi-ciones de operación en función del combustible utilizado. Se ha esco-gido un catalizador de Pd/Ni-Co soportado sobre hidrotalcita, y do-lomía como sorbente de CO₂. Para todos los experimentos se realizó previamente un cálculo del equilibrio termodinámico con el objetivo de obtener una previsión de los valores máximos de rendimiento, selectividad y concentración de los productos, que luego se compara-ron con los alcanzados por los resultados experimentales. Con el objetivo de obtener las condiciones óptimas de operación del proceso SESR, se llevaron a cabo experimentos en un reactor de le-cho fluidizado, modificando tres de las principales variables de ope-ración: la temperatura, la proporción de vapor en la alimentación y la velocidad de flujo o velocidad espacial másica. Para ello se empleó acetona como compuesto modelo para simular el comportamiento de un bio-oil procedente de la pirólisis de biomasa. Del mismo modo, también se empleó el reactor de lecho fluidizado para analizar la influencia de la composición del bio-oil durante el proceso SESR. Se llevó a cabo un estudio del comportamiento de di-ferentes mezclas de ácido acético y acetona en un rango amplio de concentraciones y temperaturas de operación, utilizando la propor-ción de vapor y la velocidad espacial ya optimizadas previamente. Posteriormente, para alcanzar un mayor grado de complejidad, se utilizaron varias mezclas de fenol, ácido acético y acetona en pro-porciones cercanas a las que pueden encontrarse en un bio-oil pro-ducido a partir de biomasa lignocelulósica. Por último, se llevaron a cabo experimentos de gasificación catalítica de biomasa con vapor e integración de la captura de CO₂ (SECSG) empleando dos biomasas sólidas diferentes. En estos experimentos se utilizó un reactor de lecho fijo al que se alimentó la biomasa de forma semi‑continua, y se evaluó el efecto de la temperatura y la composi-ción del combustible en el rendimiento y la producción de H₂. En el desarrollo de este trabajo, se ha demostrado que la temperatura de operación es el factor que más influye en el proceso, seguido de la proporción de vapor y la velocidad espacial. Es posible alcanzar una pureza de H₂ superior al 99.5% en el intervalo entre 525 y 625 °C, tanto para compuestos modelo como para biomasas lignocelulósicas. No obstante, otras variables del proceso, como el rendimiento o la selectividad a la producción de H₂, varían enormemente según la naturaleza de la alimentación o el tipo de reactor, siendo necesario emplear una mayor temperatura para alcanzar resultados similares. La concentración de varios subproductos ―como el CO y el CH₄― también resulta muy sensible a los cambios en la alimentación y la temperatura, incrementándose cuando el proceso se aleja de las con-diciones óptimas. | eng |
| dc.language.iso | spa | eng |
| dc.publisher | Servicio de Publicaciones, Universidad de Oviedo | eng |
| dc.relation.ispartof | Departamento de Energía | eng |
| dc.relation.haspart | Universidad de Oviedo | eng |
| dc.relation.isreferencedby | No, esta versión no ha sido citada | eng |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/ | * |
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| dc.subject | hidrógeno | eng |
| dc.subject | biomasa | eng |
| dc.subject | gasificación catalítica | eng |
| dc.subject | reformado | eng |
| dc.subject | captura de CO2 | eng |
| dc.subject | catalizador | eng |
| dc.subject | bio-oil | eng |
| dc.subject.classification | Publicado | eng |
| dc.title | Producción de bio-hidrógeno mediante gasificación catalítica de biomasa con captura integrada de CO2 | eng |
| dc.type | masterThesis | eng |
| Aparece en las colecciones: | Medio Ambiente Open Access DRIVERset | |
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