Opportunities and barriers regarding the development of selected methods for obtaining hydrogen from bioethanol

• Autorzy: Turlej A. , Skolniak M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2018-0053

Warianty tytułu

PL

Szanse i bariery rozwoju wybranych sposobów otrzymywania wodoru z bioetanolu

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The development of the commercial air carriers market causes an increase in the aviation fuel consumption and the air pollution. There are intensive works in order to invent the possibility of supplying the aviation engines with biofuels. The hydrogen gas is needed for technological processes to obtain the synthetic biocomponents from biomass, which met the quality standards for fuels and aviation fuels. Pure hydrogen gas is scarce in the Earth's atmosphere and has to be derived from petroleum products. Its acquisition currently requires the processing of petroleum-based matter. The whole world is looking for easy, cheap and safe ways of producing hydrogen from a variety of renewable raw materials, that are an alternative to fossil fuels. The article shows the technological potential of experimental methods for hydrogen production from ethanol produced from biodegradable waste, which is widely considered as a renewable and environmentally friendly resource.

PL

Rozwój rynku komercyjnych przewoźników lotniczych sprawia, że obserwowany jest stały przyrost konsumpcji paliw lotniczych i systematyczny wzrost udziału lotnictwa w zanieczyszczaniu powietrza atmosferycznego, co skłania do poszukiwania możliwości zasilania silników lotniczych biopaliwami. Otrzymanie syntetycznych biokomponentów spełniających normy jakościowe dla paliw, w tym paliw lotniczych wymaga użycia wodoru w procesach technologicznych. Wodór na Ziemi w gazowej postaci jest surowcem deficytowym. Jego pozyskanie wymaga obecnie przetwarzania materii ropopochodnej. Na świecie trwa poszukiwanie łatwych, tanich i bezpiecznych sposobów pozyskiwania wodoru z różnych surowców odnawialnych, stanowiących alternatywę dla paliw kopalnych. W artykule zaprezentowano potencjał technologiczny eksperymentalnych metod produkcji wodoru z etanolu wytwarzanego z biodegradowalnych odpadów, który powszechnie uznaje się za surowiec odnawialny i przyjazny środowisku.

Słowa kluczowe

EN

aviation fuels; biofuels; producing hydrogen from renewable raw materials

PL

paliwa lotnicze; biopaliwa; pozyskiwanie wodoru z surowców odnawialnych

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2018
• Tom: No. 48
• Strony: 191--222
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys.

Twórcy

autor

Turlej A.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Skolniak M.

• Air Force Institute of Technology, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Bibliografia

• 1. Al-Hamamre Z., Hararah M.A.: Hydrogen production by thermal partial oxidation of ethanol. Termodynamics and kinetics study. International Journal of Hydrogen Energy, vol. 35, no. 11, 2010.
• 2. Baniasadi E., Dincer I., Naterer G.F.: Scale-up analysis and exergoeconomic assessment of large scale photo-catalytic hydrogen production plants. Solar Energy 107 (2014).
• 3. Barthos R., Solymosi F.: Hydrogen production in the decomposition and steam reforming of methanol on Mo2C/carbon catalysts,” Journal of Catalysis, vol. 249, nno. r 2, pp. 289-299, 2007.
• 4. Borse P.H., Das D.: Advance Workshop Report on Evaluation of Hydrogen Producing Technologies for Industry Relevant Application ARCI, Hyderabad, India 8–9 February 2013. International Journal of Hydrogen Energy Volume 38, Issue 26, 30 August 2013.
• 5. Boudries R., Khellaf A., Aliane A., Ihaddaden L., Khida F.: PV system design for powering an industrial unit for hydrogen production” – International Journal of Hydrogen Energy 39 (2014).
• 6. Burczyk B.: Biorafinerie – ile w nich chemii. Polskie Towarzystwo Chemiczne 2009 (63) 9-10.
• 7. Bzdon S., Perkowski J., Szadkowska-Nicze M.: Zastosowanie modyfikowanego TiO2 w procesach fotokatalitycznego utleniania związków organicznych w roztworach wodnych [The application of modified TiO2 in the processes of photocatalytic oxidation of organic compounds in aqueous solutions]. Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej Politechnika Łódzka, Prace Instytutu Elektrotechniki, vol. 228, 2006.
• 8. Cheng Ch.K., Foo S.Y., Adesina A.A.: H2-rich synthesis gas production over Co/Al2O3 catalyst via glycerol steam reforming. Catalysis Communication, vol. 12, no. 4, 2010.
• 9. Chłopek Z., Lasocki J.: Comprehensive environmental impact assessment of the process of preparation of bioethanol fuels of the first and second generation. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2013, 15 (1).
• 10. Coskun C., Bayraktar M., Oktay Z., Dincer I.: Investigation of biogas and hydrogen production from waste water of milk-processing industry in Turkey. International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012)
• 11. Davda R.R., Shabaker J.W., Huber G.W., Cortright R.D., Dumesic J.A.: A review of catalytic issues and process conditions for renewable hydrogen and alkanes by aqueous-phase reforming of oxygenated hydrocarbons over supported metal catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 56 (2005).
• 12. Dobosz A., Sobczyński A.: The influence of silver additives on titania photoactivity in the photooxidation of phenol. Water Research 37 (2003).
• 13. Furtado A.C., Alonso Ch.G., Cantao M.P., N.R.C. Fernandes-Machado, Bimetallic catalysts performance during ethanol steam reforming, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 34, no. 17, 2009.
• 14. Haasterecht T. van, Ludding C.C.I., Jong K.P. de, Bitter J.H.: Toward stable nickel catalysts for aqueous phase reforming of biomass-derived feedstock under reducing and alkaline conditions. Journal of Catalysis 319, 2014.
• 15. Hwang M.H., Jang N.J., Hyun S.H., Kim I.S.: Anaerobic bio-hydrogen production from ethanol fermentation: the role of pH. Journal of Biotechnology 111 (2004).
• 16. Irawaty W., Soetaredjo F.E., Ayucitra A.: Understanding the relationship between organic structure and mineralization rate of TiO2-mediated photocatalysis; International Conference and Workshop on Chemical Engineering UNPAR 2013, ICCE UNPAR 2013. Procedia Chemistry 9 (2014).
• 17. Jankowski A., Kowalski M., Slawinski Z.: Research of alternative fuel water-fuel micro emulsion from point of view reduction of emissions, Proceedings of 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2016/data/preview/2016_0667.htm, ICAS 2016, Code 126186, − Daejeon, Korea 2016.
• 18. Jankowski A., Kowalski M.: Creating mechanisms of toxic substances emission of combustion engines, Journal of Konbin, Volume 36, Issue 1, 2015.
• 19. Jankowski A., Kowalski M.: Influence of the quality of fuel atomization on the emission of exhaust gases toxic components of combustion engines, Journal of Konbin, Volume 36, Issue 1, 2015.
• 20. Jankowski A., Kowalski M.: Start-up processes' efficiency of turbine jet engines, Journal of Konbin, Volume 40, Issue 1, 2016.
• 21. Kaczor A.: Przewodzone zaburzenia elektromagnetyczne reaktora plazmowego typu GlidArc [GlidArc plasma reactor conducted electromagnetic disturbance]. Przegląd Elektrotechniczny nr 12, 2009.
• 22. Kowalski M., Jankowski A., Szczepanik R.: Optimization of the fuel injector to an internal combustion engine by means of laser equipment, Proceedings of 31th ICAS Congress 2018 − Belo Horizonte, Brazil 2018, Code 143115, icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2018/data/papers/ICAS2018_0825.htm.
• 23. Lewitowicz J., Kowalski M., Zyluk A.: Modern diagnostics of aircraft gas turbine engines − Some selected issues, Journal of KONBIN, Volume 29, Issue 1, 2014.
• 24. Ohuchi T., Miyatake T., Hitomi Y., Tanaka T.: Liquid phase photooxidation of alcohol over niobium oxide without solvents. Catalysis Today, Vol. 120, Iss. 2, 2007.
• 25. Olateju B., Monds J., Kumar A.: Large scale hydrogen production from wind energy for the upgrading of bitumen from oil sands. Applied Energy 118 (2014).
• 26. Rodriguez J., Thivel P.-X., Puzenat E.: Photocatalytic hydrogen production for PEMFC supply: A new issue. International Journal of Hydrogen Energy 38(2013).
• 27. Song H., Zhang L., Watson R.B., Braden D., Ozkan U.S.: Investigation of bio-ethanol steam reforming over cobalt-based catalysts. Catalysis Today 129 (2007).
• 28. Stryczewska H.D.: Technologie plazmowe w energetyce i inżynierii środowiska [Plasma technologies in the power sector and environmental engineering], Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009.
• 29. Sun J., Qiu X., Wu F., Zhu W., Wang W., Hao S.: Hydrogen from steam reforming of ethanol in low and middle temperature range for fuel cell application, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 29, no. 10, 2004.
• 30. Tokarev A.V., Kirilin A.V., Murzina E.V., Eranen K., Kustov L.M., D.Yu. Murzin, J.- P. Mikkola. The role of bio-ethanol in aqueous phase reforming to sustainable hydrogen” – International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010).
• 31. Wang W., Wang Y.: Dry reforming of ethanol for hydrogen production: thermodynamic investigation. International Journal of Hydrogen Energy, vol. 34, no. 13, 2009.
• 32. Wang W., Zhu Ch., Cao Y.: DFT study on pathways of steam reforming of ethanol under cold plasma conditions for hydrogen generation. International Journal of Hydrogen Energy, vol. 35, no. 5, 2010.
• 33. Xie J., Su D., Yin X., Wu Ch., Zhu J.: Thermodynamic analysis of aqueous phase reforming of three model compounds in bio-oil for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy 36, 2011.
• 34. Yun S., Lim H., Oyama S.T., Experimental and kinetic studies of the ethanol steam reforming reaction equipped with ultrathin Pd and Pd–Cu membranes for improved conversion and hydrogen yield. Journal of Membrane Science, Vol. 409–410, August 2012.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).