Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wodór

Kamiński Arkadiusz

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 5

406--409

2

Metody efektywnego i bezpiecznego magazynowania wodoru jako warunek powszechnego jego wykorzystania w transporcie i energetyce

Siekierski Maciej, Majewska Karolina, Mroczkowska-Szerszeń Maja

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 2

114--130

PL

Uwarunkowania ekologiczne, ale także polityczne, a w ostatnim czasie również ekonomiczne związane z galopującym wzrostem cen surowców energetycznych, jak i samej energii, stały się powodem silnie rosnącego zainteresowania zarówno wydajnymi źródłami energii, jak też „czystymi” paliwami, w tym wodorem. Wprowadzenie wodoru do powszechnego użytku w transporcie i energetyce wiąże się jednak z szeregiem problemów natury technicznej, często rozwiązanych w skali laboratoryjnej, jednak ciągle oczekujących na wdrożenia. Katalog zagadnień związanych z wykorzystaniem wodoru jako paliwa do powszechnego użytku jest bardzo długi, jednak w niniejszej pracy skupiamy się na przybliżeniu problematyki dotyczącej przechowywania wodoru. Jako istotne omówione są kwestie metod sprężania, skraplania i lokalnego wytwarzania wodoru, a także przechowywania go i transportu w postaci związków chemicznych o różnej budowie. Pośród omówionych związków znalazły się między innymi wodorki metali o wysokiej aktywności chemicznej, borowodorek sodowy, amidoborany. Jako osobna grupa organicznych nośników wodoru mogą być rozpatrywane związki takie jak kwas mrówkowy, toluen, naftalen, a także inne mogące ulegać odwracalnemu uwodornieniu, jak pary aren–cykloalkan. Naświetlone zostały także problemy technologiczne związane z wykorzystaniem wspomnianych związków w przechowywaniu i transporcie wodoru. Istotną kwestię stanowią także metody wielkoskalowego magazynowania tego gazu, dlatego też w artykule zasygnalizowane zostały zagadnienia dotyczące problematyki podziemnych magazynów gazu (PMG) wykorzystywanych do magazynowania wodoru czy wreszcie – magazynowania go w istniejącej infrastrukturze przesyłowej. Ponadto przybliżony został zarys najistotniejszych uwarunkowań prawnych oraz strategii dotyczących wodoru, zarówno w skali kraju, jak i wspólnoty europejskiej.

EN

Environmental, political, and currently also economic factors related to the galloping increase in prices of raw materials and energy have become the reason for the growing interest in both efficient energy sources and so-called “clean” fuels, including hydrogen. However, the introduction of hydrogen for widespread use in transport and energy sectors is associated with several technical difficulties and challenges, often solved at the laboratory scale but still awaiting industrial implementation. The catalogue of issues related to the introduction of hydrogen as a fuel of general use is quite extensive. However, this paper focuses on explaining the problems associated with hydrogen storage. These include methods of hydrogen compression, liquefaction and in situ production as well as its storage and transportation in the form of various chemical compounds. The compounds discussed include metal hydrides of high chemical activity, sodium borohydride, and amidoboranes. As a separate group of organic hydrogen carriers compounds such as formic acid, toluene, and naphthalene as well as other capable of reversible hydrogenation such as arene-cycloalkane pairs, can also be considered. The paper also discusses technological issues related to the use of these compounds. The issue of customization and development of underground gas storage (UGS) towards hydrogen storage and storing it in the existing transmission infrastructure and the methods critical for a large-scale storage of this gas are also covered. Furthermore, an overview of the most critical legal regulations and strategies for hydrogen on the national and European Community level is provided.

3

Wytwarzanie wodoru z gazu ziemnego - analiza technologii wytwarzania

Gburzyńska Marta

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2023

|

Nr 12

20--25

PL

W artykule omówiono aspekty technologiczne wytwarzania wodoru z gazu ziemnego (metanu). Istnieje wiele różnych technologii do tego celu, z których każda ma pewne zalety i ograniczenia. W artykule skupiono się na technologiach dotyczących produkcji wodoru z gazu ziemnego. Analizie zostały poddane trzy z tych technologii: reforming metanu (SMR), częściowe utlenianie (POX) oraz reforming autotermiczny (ATR). Każda z tych metod ma swoje charakterystyczne cechy i zastosowania.

EN

The article discusses the technological aspects of hydrogen production from natural gas (methane). There are various technologies available for this purpose, each with its own advantages and limitations. The focus of the article is on technologies related to hydrogen production from natural gas. Three of these technologies were analyzed in the article: Steam Methane Reforming (SMR), Partial Oxidation (POX), and Autothermal Reforming (ATR). Each of these methods has its distinctive features and applications.

4

Wodór - niebiesko-zielona rewolucja

Gburzyńska Marta, Kwaśniewski Michał

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2023

|

Nr 7-8

2--7

PL

W artykule przedstawiono cele i strategie wodorowe Unii Europejskiej i Polski na lata 2021-2030. Przeanalizowano metody wytwarzania i magazynowania wodoru. Zwrócono szczególną uwagę na możliwości dystrybucji wodoru i problemy związane z tym zagadnieniem. W opracowaniu zawarto również informacje na temat wpływu poszczególnych metod produkcji wodoru na aspekty środowiskowe, ze szczególnym zwróceniem uwagi na emisję dwutlenku węgla. Opisano również projekty związane z transportem i wytwarzaniem wodoru, realizowane przez polskie firmy.

EN

The article presents the hydrogen goals and strategy of the European Union and Poland for 2021-2030. The methods of hydrogen production and storage were analyzed. Particular attention was paid to the possibilities of hydrogen distribution and problems related to this issue. The study also includes information on the impact of individual methods of hydrogen production on environmental aspects, with particular emphasis on carbon dioxide emissions. Projects related to the transport and production of hydrogen implemented by Polish companies are also described.

5

Wodór jako element transformacji energetycznej

Król Anna, Kukulska-Zając Ewa, Holewa-Rataj Jadwiga, Gajec Monika

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 7

524--534

PL

W publikacji zaprezentowano dostępne i perspektywiczne procesy pozyskiwania i oczyszczania wodoru w odniesieniu do planowanych strategicznych zmian rynku wodoru. W związku z koniecznością wprowadzania zmian związanych z ograniczaniem użytkowania paliw kopalnych na rzecz zastąpienia ich mniej emisyjnymi źródłami energii, głównie odnawialnymi (OZE), nieodzowne będą zmiany zarówno w skali, jak i sposobie wykorzystania wodoru. Dokumenty strategiczne tworzone w tym obszarze pokazują, że w perspektywie lat 2025–2030 nastąpi zwiększenie wykorzystania wodoru jako paliwa transportowego (m.in. w transporcie samochodowym, ciężkim kołowym i kolejowym). Rozważane są również zmiany polegające na wykorzystaniu wodoru pochodzącego ze źródeł odnawialnych w obszarze budownictwa i energetyki, a także wytwarzania ciepła technologicznego. Perspektywy zwiększenia zapotrzebowania na wodór pochodzący z OZE powodują konieczność rozwoju nowych lub niszowych obecnie metod jego wytwarzania oraz separacji i oczyszczania. W artykule przeprowadzono analizę dostępnych metod wytwarzania i oczyszczania wodoru, która wykazała, że wodór w skali przemysłowej produkowany jest najczęściej z paliw kopalnych w procesach reformingu parowego i autotermicznego oraz częściowego utlenienia. Natomiast wodór z odnawialnych źródeł energii otrzymywany jest w procesie elektrolizy oraz w procesach biologicznych i termicznych. Wydajność pozyskiwania wodoru w znanych obecnie procesach jest zróżnicowana (0,06–80%). Także skład pozyskiwanej mieszaniny gazowej jest różny i w związku z tym zachodzi konieczność dobrania metod separacji i oczyszczania wodoru nie tylko w zależności od wymagań podczas jego dalszego zastosowania, ale również w zależności od składu mieszaniny poreakcyjnej zawierającej wodór. Do oczyszczania wodoru w skali przemysłowej najczęściej stosowane są technologie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA), które pozwalają na pozyskanie wodoru o czystości nawet do 99,99%. Jeśli oczekiwana czystość nie przekracza 95%, istnieje możliwość zastosowania metody destylacji kriogenicznej. Trzecia grupa metod separacji i oczyszczania wodoru to technologie membranowe, stosowane od dawna m.in. do oczyszczania gazów. Do oczyszczania i separacji wodoru najczęściej stosowane są membrany polimerowe, metaliczne lub elektrolityczne.

EN

The publication presents the available and prospective processes for obtaining and purifying hydrogen in relation to the planned strategic changes in the hydrogen market. Due to the necessity to introduce changes related to the limitation of the use of fossil fuels in order to replace them with less emitting energy sources, mainly renewable ones (RES), changes in both the scale and the manner of using hydrogen will be indispensable. Strategic documents developed in this area indicate that in the 2025–2030 perspective, the use of hydrogen as a transport fuel will increase (e.g. in car, heavy road and rail transport). Changes involving the use of hydrogen from renewable sources in the fields of construction and energy as well the generation of process heat, are also considered. The prospects for increasing the demand for hydrogen from renewable energy sources generate the need to develop new or niche methods of its production, separation and purification. The article analyzes the available methods for the production and purification of hydrogen, which showed that hydrogen is produced on an industrial scale mostly from fossil fuels in the processes of steam and autothermal reforming and partial oxidation. On the other hand, hydrogen from renewable energy sources is obtained in the electrolysis process as well as in biological and thermal processes. The hydrogen recovery efficiency in the currently known processes varies (0.06–80%). The composition of the obtained gas mixture is also different, and therefore it is necessary to select the methods of hydrogen separation and purification depending not only on the requirements for its further use, but also on the composition of the hydrogen-containing post-reaction mixture. For the purification of hydrogen on an industrial scale, the most commonly used technology is pressure swing adsorption (PSA), which allows to obtain hydrogen with a purity of up to 99.99%. If the expected purity does not exceed 95%, it is possible to use the cryogenic distillation method. The third group of hydrogen separation and purification methods are membrane technologies, which have long been used for gas purification, among other things. Polymer, metallic or electrolytic membranes are most often used for hydrogen purification and separation.

6

Wodór w grupie ZE PAK i PAK PCE

Roszak Waldemar

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2022

|

Nr 6

64--70

PL

ZE PAK S.A., wspólnie ze spółkami należącymi do PAK Polska Czysta Energia, tworzy pierwszy w Polsce pełny łańcuch wartości zielonego wodoru. Jest to inwestycja w przyszłość, w celu zapewnienia zeroemisyjnego paliwa, w kierunku budowania niezależności energetycznej Polski i UE.

7

Reforming biomasy w fazie wodnej

Borowiecki T., Cichy M., Kowalik P.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 4

522--538

PL

Od ponad 10 lat duże zainteresowanie budzą reakcje prowadzone w fazie wodnej. Jedną z najczęściej badanych jest reakcja pozwalająca na otrzymywanie wodoru z minimalnymi ilościami tlenku węgla(II), reforming w fazie wodnej, w którym surowcem mogą być tlenowe pochodne węglowodorów, węglowodany i produkty odpadowe przerobu biomasy. Przedstawiono przegląd informacji dotyczących reformingu głównie polioli w fazie wodnej, ukierunkowanego na otrzymywanie wodoru oraz propozycji układów katalitycznych zapewniających wysoką aktywność i selektywność. Przegląd przygotowano na podstawie 205 pozycji literaturowych, ze szczególnym uwzględnieniem prac opublikowanych w latach 2015–2017.

EN

A review, with 205 refs., of methods for prodn. of H2 by conversion of biomass and wastes as well as of catalysts used and prospects for practical implementation.

8

Gospodarka wodorowa cz. I. W drodze do czystej energii czy zero emisji – zero technologii

Kijeński J.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2018

|

Nr 6

75--82

PL

W założeniach polityki Unii Europejskiej ciągle dominuje walka o poprawę czystości atmosfery widzianej przez pryzmat ilości emitowanego CO2, znajdująca swoje odzwierciedlenie m.in. w odpowiednich dyrektywach. Przed nami zatem wiele trudnych wyborów, a także obowiązek weryfikacji rzeczywistego wpływu dwutlenku węgla na klimat Ziemi.

9

Metody na wodór

Kasiński S.

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2016

|

Nr 7

80--83

PL

Obecnie nic nie stoi na przeszkodzie, żeby wdrażać technologię pozyskiwania wodoru, szczególnie z wykorzystaniem ciemnej fermentacji. Wymaga to niestety poniesienia nakładów finansowych i wykonania badań optymalizacyjnych. W przyszłości może to jednakże przynieść ogromne korzyści. Pytanie tylko - czy dożyjemy czasów, w których alternatywne technologie wytwarzania energii staną się technologiami... konwencjonalnymi.

10

Comparison of NaNbO3 and NaTaO3 as the photocatalysts in the reaction of hydrogen generation

Zielińska B., Kaleńczuk R. J. R. J.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2010

|

Vol. 12, nr 3

33-35

EN

The photocatalytic production of hydrogen over several chemical compounds based on sodium niobates and tantalates has been investigated. The photocatalysts have been prepared by an impregnation method of Nb2O5and Ta2O5 in the aqueous solution of sodium hydroxide and then the calcination at the temperature range of 450 – 800°C. In this report, we present the study showing that of the catalysts explored, the highest photocatalytic activity was shown in a sample obtained at the temperature of 450°C and containing NaTaO3 as a main phase.

11

Wydzielanie wodoru z mieszanin gazowych powstałych w procesie wysokotemperaturowej konwersji gazu koksowniczego

Tańczyk M., Warmuziński K., Jaschik M.

Polityka Energetyczna

|

2009

|

T. 12, z. 2/2

577-591

PL

Jednym z bardziej atrakcyjnych, alternatywnych do gazu ziemnego, źródeł wodoru są strumienie gazów przemysłowych generowanych w różnych procesach chemicznych. Biorąc pod uwagę znaczne zróżnicowanie tych strumieni względem stężenia wodoru, temperatury i ciśnienia, proces wydzielania wodoru z takich mieszanin musi być projektowany indywidualnie do każdego przypadku. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki wielowariantowych obliczeń symulacyjnych procesu wydzielania wodoru z produktu wysokotemperaturowej konwersji gazu koksowniczego metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej. Stwierdzono m.in. że, przy natężeniu przepływu gazu zasilającego w kroku adsorpcji nie wyższym niż 7,5 mn3/h i stosunku LWA/L=0,5 można uzyskać czysty wodór przy stosunkowo niskim ciśnieniu 10 bar ze sprawnością odzysku przekraczającą 66%.

EN

Industrial gaseous streams produced in various chemical processes are very attractive source of hydrogen. Their composition, temperature and pressure are, however, diversified so that a process of hydrogen separation from these streams has to be developed separately for each specific case. The hydrogen separation is performed very often in the pressure swing adsorption (PSA) process. In the present paper hydrogen recovery from the gaseous product of the process of the high-temperature conversion of coke-oven gas was investigated theoretically. The mathematical model was then developed to study the PSA separation process (Eqs 1-12). Four-bed PSA unit was considered with two adsorbent layers (activated carbon BA-10 Raciborz and zeolite 5A Zeochem). Adsorbent properties was given in Table 1 and the appropriate equilibrium and kinetic data was presented in Tables 2-5. Feed gas to the PSA process consisted of H2: 72.1%, CH4: 2.5%, CO: 19.1% and CO2: 6.3 %. The PSA cycle was presented in Fig. 1. The PSA process efficiency, described by hydrogen purity, recovery (Eq. 13) and productivity (Eq. 14), was checked against feed gas pressure, temperature and flow rate, and LWA/L ratio. In Figs 2-4 exemplary results of simulations were presented for the feed gas flow rate of 7.5 mn3/h and temperature of 303K. The dependence of the process efficiency on temperature is presented in Figs 5-7 for the feed gas flow rate of 7.5 mn3/h and LWA/L=0,5. It was found that if the feed gas flow rate in the adsorption step does not exceed 7,5 mn3/h (v?2 cm/s) and LWA/L=0,5 pure hydrogen with the recovery greater than 66% is produced at the rather low pressure 10 bar. It was also concluded that the hydrogen recovery decreases when pressure in the adsorption step is increased. On the other hand the recovery is greater for lower length of the active carbon bed (LWA). It was also found that at temperature of the feed gas lower than 30oC the hydrogen recovery decreases. At temperature of the feed gas greater that 30oC the feed gas pressure has to be greater than 10 bar in order to obtain pure hydrogen in the adsorption step. The possible way of further processing of the waste gas from the PSA installation was also discussed which includes the water gas shift reaction and the H2/CO2 separation in the hybrid process.

12

Hybrydowe układy do rozdziału mieszanin wodoru i dwutlenku węgla. Zastosowanie uproszczonych modeli matematycznych do obliczeń membranowego procesu separacji

Warmuziński K., Jaschik M., Tańczyk M., Janusz-Cygan A.

Polityka Energetyczna

|

2008

|

T. 11, z. 1

517-529

PL

Ograniczanie emisji gazów cieplarnianych, zwłaszcza C02, jest jednym z głównych zadań stawianych w projektach ramowych UE. Było ono m.in. celem priorytetu tematycznego 6.1 (Zrównoważone Systemy Energetyczne) 6. Programu Ramowego UE. W obrębie tego priorytetu jest realizowany projekt HY2SEPS, zaprezentowany w poprzedniej publikacji [1], którego zasadniczym celem jest opracowanie hybrydowego, membranowo-adsorpcyjnego procesu wydzielania wodoru. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki projektu w zakresie uproszczonego modelowania membranowej części układu hybrydowego. Omówiono jeden z opracowanych modeli permeacji gazów oraz zaprezentowano wyniki symulacji numerycznych procesu rozdziału mieszanin H2/CO2, H2/N2 i H2/CH4 w module membranowym. Dokonano także porównania wyników obliczeń z danymi doświadczalnymi, uzyskanymi od jednego z partnerów projektu - FORTH/ICE-HT z Grecji.

EN

HY2SEPS (Hybrid Hydrogen - Carbon Dioxide Separation Systems) is one of the EU-funded projects directed at the reduction of CO2 emissions [1]. The principal objective of the project is to develop a hybrid membranę - adsorptive H2/CO2 separation techniąue that would form an integral element of the pre-combustion process. One of the tasks of the Institute of Chemical Engineering, Polish Academy of Sciences is to derive simplified mathematical models for the membranę separation of H2/CO2 mixtures. These models will be included in a comprehensive model of the hybrid system. In the present study one of the simplified models developed is discussed, namely that with the coun-tercurrent pług flow of the feed and permeate. It is assumed that the feed may contain N permeating species, an additional inert component may be present in the permeate, the permeation coefficients are independent of the pressure, and the process is isothermal. The system studied is shown in Fig. 1. The feed gas composition is determined using eąuations (1) and (2), and that of the permeate from equations (3)-(5). Boundary conditions are described by eąuations (6) and (7), and the retentate and permeate flow rates by eąuations (8) and (9). A number of simulations were carried out concerning the separation of binary mixtures that may appear following the steam conversion of methane. The separation of C02 from its 50/50 binary mixtures with hydrogen, nitrogen and methane was studied in a ceramic membranę module over 35-90°C, and at a temperaturę of 60°C for C02 concentrations of 10 to 90 mole percent. The calculational results were compared with the experimental data obtained by FORTH/ICE-HT (Greece) [6]. In Tables 1 and 3 the basie parameters of the process analysed are shown; Table 2 summarizes all the cases investigated in the present study. The estimated fluxes of CO2 and H2 are shown alongside those measured experimentally as a function of temperaturę and C02 partial pressure in, respectively, Figs 2 and 3. The results concerning the C02/CH4 and CO2/N2 mixtures are shown, respectively, in Figs 4 and 5 and Figs 6 and 7. It is concluded that, generally, the CO? flux increases monotonically with both temperaturę and CO? partial pressure. It is also found that the fluxes of hydrogen, methane and nitrogen reach a minimum at a temperaturę slightly above 50°C. Overall, a good agreement was obtained between the simulations and experiments, despite using a simplified description of trans-membrane mass transfer and employing permeation coefficients for pure species.

13

Wytwarzanie wodoru w procesie podziemnego zgazowania węgla

Dubiński J., Rogut J., Stańczyk K.

Archiwum Spalania

|

2008

|

Vol. 8, nr 1-2

80-91

PL

Podziemne zgazowanie węgla (ang. Underground Coal Gasification – UCG) jest metodą konwersji węgla do gazu syntezowego in-situ, będącą odpowiednikiem procesów zgazowania prowadzonych w reaktorach powierzchniowych. Podczas procesu UCG, podobnie jak w przypadku tradycyjnych metod zgazowania, węgiel reaguje w podwyższonej temperaturze z czynnikiem zgazowującym, którym najczęściej jest powietrze, tlen, para wodna lub ich mieszanina [1]. Produktem końcowym jest mieszanina gazów składająca się głównie z H2, CO, CO2 oraz CH4. Udziały poszczególnych składników w gazie zależą od warunków termodynamicznych prowadzenia procesu oraz od zastosowanego czynnika zgazowującego. Powstało kilka prac, w których pokazano, że przy odpowiednim sterowaniu zgazowaniem można nastawić się na wytwarzanie wodoru w tym procesie [3,4]. Celem niniejszej pracy jest określenie warunków, w jakich powinien przebiegać proces, aby udział wodoru w wytwarzanym gazie był możliwie największy. W pracy przedstawiono pierwsze wyniki projektu realizowanego w ramach środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali (RFCS). Projekt nosi tytuł Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe (HUGE). Przedstawiono wyniki eksperymentów ex-situ, które mają przygotować dane do prowadzenia eksperymentów w złożu węgla. Omówiono założenia do budowy georeaktora w kopalni doświadczalnej Barbara Głównego Instytutu Górnictwa. W pracy zaproponowano schematy realizacji procesów zgazowania z jednoczesną sekwestracja dwutlenku węgla w otaczającym górotworze. W ramach projektu przeprowadzona zostanie próba podziemnego zgazowania węgla w skali półtechnicznej, w pokładzie zalęgającym na głębokości ok. 30 m.

EN

Underground Coal Gasification (UCG) is the process of in situ conversion of coal deposits to gaseous energy carriers or to synthesis gas. It follows the basic mechanisms and stages of coal gasification technologies carried out in surface installations. During UCG the coal contained in coal seam reacts at elevated temperatures with gasifying agents like air, oxygen, steam or with their mixtures. The final product contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and nitrogen [1, 2]. Composition and calorific value of the product gas depends on the thermodynamic conditions of the operation as well as on the composition and temperature of the gasifying agent employed. There are several works showing [3, 4] that under appropriate control of the gasification operation the UCG could be oriented on the production of a hydrogen-rich product. Draft evaluation of the conditions under which the hydrogen content in product gas could be maximized is the main target of this presentation. The results presented in this work have been obtained in the frames of HUGE (Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe) – a European research project co-financed by the Coal and Steel Research Fund. The data has been obtained in the ex-situ experiments and are to be employed in elaborating a detailed program of the in situ experimental studies which then will be executed in the Barbara Experimental Mine operated by GIG. The presentation defines in a sketchy way the lines of the gasification experiments focused on future integration of UCG with the in situ geological capture of the generated CO2 in the surrounding strata. Semi-technical scale tests of gasification of coal deposits located at the depth of 30 meters are planned as the conclusion of the project.

14

Hybrydowe układy do rozdziału mieszanin wodoru i dwutlenku węgla. Prezentacja projektu UE HY2SEPS

Warmuziński K., Tańczyk M., Jaschik M.

Polityka Energetyczna

|

2006

|

T. 9, z. spec.

657-669

PL

Ograniczanie emisji gazów cieplarnianych, zwłaszcza CO2 jest obecnie jednym z najpoważniejszych wyzwań podejmowanych przez instytucje naukowe, rządy państw i organizacje przemysłowe na całym świecie. Inicjowanie działań zmierzających do rozwiązania tego problemu stało się m.in. celem priorytetu tematycznego 6.1 (Zrównoważone Systemy Energetyczne) w ramach 6. Programu Ramowego UE. W niniejszej pracy przedstawiono projekt UE HY2SEPS jako przykład działań podejmowanych w obszarze priorytetu tematycznego 6.1. Omówiono cele projektu oraz planowane sposoby ich realizacji. Zaprezentowano także wstępne wyniki badań właściwości separacyjnych pierwszego materiału membranowego, planowanego do wykorzystania w układzie hybrydowym.

EN

Increased CO2 emissions in the atmosphere are the result of human activities related to energy production from fossil fuels. Fossil fuels are expected to be the main source of energy for the next decades, and the main source of CO2 emissions associated with human activity. To meet future regulations and standards, sustainable energy systems based on fossil fuels will require a significant reduction of emitted greenhouse gases and other pollutants. According to the 4/2004 European Environmental Agency report, CO2 emissions from fossil fuels account to 78% of the total EU greenhouse gases emissions. The reduction of CO2 emissions is included in the workprogramme of Priority 6.1. The case examined in the "Hybrid hydrogen - carbon dioxide separation systems" (HY2SEPS) project is the pre-combustion CO2 capture, which is one of the four strategically important research areas of the thematic priority 6.1. The main goal of the HY2SEPS project is the development of a hybrid membrane/ pressure swing adsorption (PSA) H2/CO2 separation process, which will be a part of a fossil fuel de-carbonization process used for the pre-combustion CO2 capture. Methane steam reforming is currently the major route for hydrogen production and will be employed as a model case. High purity hydrogen (99.99%) is usually recovered from the reformate by using a PSA process. A typical PSA waste gas stream (CO2~55%, H2~35%, CH4 & CO~ 15%) is not usually recycled since it has to be recompressed to the PSA feed pressure for recovering only a small fraction of the recycled hydrogen. Furthermore, it cannot be used for CO2 sequestration since it contains significant amounts of H2 and CH4. A hybrid process is expected to combine the high throughput and H2 product purity of a PSA process with the lower operating costs of a membrane process. It is expected to enhance the overall H2 recovery and provide an H2-free CO2 stream ready for capture and sequestration. Below are listed main task carried out within the HY2SEPS project. 1. Material research related to existing and new membrane and sorbent materials. 2. Process design and integration. 3. Evaluation of hybrid process sustainability using life cycle analysis. 4. Component design. Preliminary experimental studies for the adsorption equilibria and kinetics of the mass transport of CO2 and CH4 on the first membrane material were performed. For the sample scraped off the active layer of the membrane, equilibrium and kinetic experiments were done over the pressure range 0-2 bar and temperatures between 20 and 90 oC. It is concluded that the equilibrium capacities for methane are by an order of magnitude lower than those for carbon dioxide (Figs 5 and 6). In the case of diffusional time constants the appropriate values for methane are 2-3 times higher than those for carbon dioxide (Tab.1).