2018
DOI: 10.1021/acs.iecr.8b00477
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Power-to-Gas through High Temperature Electrolysis and Carbon Dioxide Methanation: Reactor Design and Process Modeling

Abstract: This work deals with the coupling between high temperature steam electrolysis using solid oxide cells (SOEC) and carbon dioxide methanation to produce a synthetic natural gas (SNG) directly injectable in the natural gas distribution grid via a power-to-gas (P2G) pathway. An intrinsic kinetics obtained from the open literature has been used as the basis for a plug flow reactor model applied to a series of cooled multitube fixed bed reactors for methane synthesis. Evaporating water has been considered as coolant… Show more

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“…Vor der Methanisierung muss dem Synthesegas zusätzlich Wasserstoff beigemischt werden, um CO und CO 2 zu methanisieren und die Anforderungen zur Gasnetzeinspeisung zu erfüllen. Um diesen möglichst effizient bereitzustellen, ist die Einbindung einer Hochtemperatur‐Elektrolyse (SOEC) in den Gesamtprozess vorteilhaft , . Wird bei konventionellen Niedertemperaturverfahren wie der alkalischen oder der PEM‐Elektrolyse flüssiges Wasser nach Gl.…”
Section: Prozesskettenentwicklungunclassified
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“…Vor der Methanisierung muss dem Synthesegas zusätzlich Wasserstoff beigemischt werden, um CO und CO 2 zu methanisieren und die Anforderungen zur Gasnetzeinspeisung zu erfüllen. Um diesen möglichst effizient bereitzustellen, ist die Einbindung einer Hochtemperatur‐Elektrolyse (SOEC) in den Gesamtprozess vorteilhaft , . Wird bei konventionellen Niedertemperaturverfahren wie der alkalischen oder der PEM‐Elektrolyse flüssiges Wasser nach Gl.…”
Section: Prozesskettenentwicklungunclassified
“…Steht jedoch genügend Wind‐ oder Solarenergie zur Erzeugung von Wasserstoff zur Verfügung, kann theoretisch der gesamte Kohlenstoff als Kraftstoff nutzbar gemacht werden. Die innovative Kopplung von Hochtemperaturelektrolyse und thermochemischer Vergasung ermöglicht durch stoffliche und thermische Integration die optimale Nutzung bestehender Synergien . Erfüllt das produzierte Gas die geltenden Anforderungen, kann es ins Erdgasnetz eingespeist werden und ist als vollwertiges Substitut für fossiles Erdgas zu betrachten.…”
Section: Introductionunclassified
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“…Moreover, methane can be fed directly to the existing natural gas grid and is therefore easily transportable . Standalone power to methane systems using SOC reactors have been proposed by researchers . Similarly, standalone SOFC systems running on methane/natural gas have been extensively studied and demonstrated .…”
Section: Introductionmentioning
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“…It was found that the electrical efficiency of power to methane ranges from 71.64% to 81.08%, varies with thermal management strategies [185]. The efficiency of SOEC-based, hightemperature methanation process integrated with effective thermal reuse system can reach to 86% [186]. On the other hand, rather than water electrolysis to generate pure hydrogen, the direct coelectrolysis of water and CO2 to produce syngas (mainly CO+H2) were investigated as CO2 mitigation solution [187,188].…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%