Preliminary study of synthesis gas production from water electrolysis, using the ELECTROFUEL® concept

Guerra, Luís; Gomes, João; Puna, Jaime; Rodrigues, J.

doi:10.1016/j.energy.2015.06.048

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“…A prova de conceito desta tecnologia foi feita ao abrigo de um projeto de I&D nacional, subsidiado pelo programa COMPETE (Projeto SYM, N.º 38940), com a participação de instituições de investigação e de ensino superior nacionais (FEUP, ISEL e ISQ). O gás de síntese foi inicialmente obtido num protótipo laboratorial de célula aberta 11 . Combinando este princípio base com um sistema catalítico foi possível melhorar a composição do gás de síntese, recorrendo ao processo de Sabatier e, posteriormente, desenvolver a obtenção de uma série de produtos químicos orgânicos, quer líquidos, quer gasosos, que podem ser utilizados como combustíveis ou então permitir a obtenção desses mesmos compostos para processamentos posteriores, energéticos ou não, como, por exemplo, em síntese química 9 , sendo que a fonte de biomassa que tem vindo a ser testada com sucesso, é biomassa liquefeita, proveniente de uma tecnologia de liquefação de resíduos florestais lenhosos (desenvolvida pelo IST) 12 , num protótipo de 1 kW.…”

Section: Revista De Ciência Elementarunclassified

Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio

Gomes¹

2022

Rev. Ciência Elem.

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Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio O ressurgimento de uma tecnologiaJoão Gomes DEQ/ ISEL Nesta comunicação ressaltam-se os aspetos relativos ao conhecimento já existente em Portugal sobre a tecnologia da eletrólise da água que podem, em grande medida, ser incorporados nos desenvolvimentos tecnológicos que serão necessários fazer no âmbito do processo de descarbonização e produção de hidrogénio verde.Em 1944 foi publicada a célebre Lei 2002 da Eletrificação do País, por ação do Prof.Eng. Ferreira Dias, que havia definido a etapa da eletrificação como primordial para se proceder à industrialização do país 7 . Na sequência desta lei e da implementação das ações de eletrificação assistiu-se, desde então, à instalação de diversas unidades industriais com especial recurso à eletricidade como fonte de energia. Encontram-se, neste caso, as unidades nacionais de produção de hidrogénio eletrolítico destinadas ao fabrico de amoníaco e, posteriormente, adubos azotados, assim como as unidades de fabrico de cloro e soda, igualmente por técnicas eletrolíticas. Em 1946, verificou--se o arranque da unidade do Amoníaco Português, em Estarreja, produzindo 800 m 3 /h de hidrogénio, beneficiando dos empreendimentos hidroelétricos do Cávado e Douro, produzindo-se no mesmo local sulfato de amónio, a partir de ácido sulfúrico e amoníaco.Em 1952 verificou-se o arranque da unidade da União Fabril do Azoto, em Alferrarede (Abrantes), beneficiando do arranque da barragem de Castelo de Bode (Zêzere) que produzia 34 t/dia de amoníaco, aumentando a sua capacidade para 48 t/dia em 1955 e, depois, para 55 ton/dia a partir de 1957. Esta unidade produzia apenas o amoníaco que era posteriormente enviado, por vagão cisterna, para o Lavradio (Barreiro), onde se fabricava sulfato de amónio e uma gama mais vasta de adubos azotados.Foram, precisamente, os custos de transporte do amoníaco, assim como a subida dos custos de energia elétrica, que vieram determinar o encerramento desta instalação durante a década de 60 do século passado, passando o amoníaco a ser fabricado no Lavradio, pelo processo Haber-Bosch, mas com o hidrogénio obtido pelo processo petroquímico de cracking de nafta a partir de 1963, com uma capacidade inicial de CITAÇÃO Gomes, J.( 2022)Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio,

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Section: Revista De Ciência Elementarunclassified

Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio

Gomes¹

2022

Rev. Ciência Elem.

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“…There are critical technologies in hydrogen production, separation, compression and storage. There is great interest 1,2,3,4 in water electrolysis converting electrical energy into hydrogen. The advantages of the hydrogen obtained in electrolysis systems over industrial production of hydrogen (using say natural gas reforming) is the greater purity as well as system simplicity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Research Needs for the Solid Oxide Electrolyzer (SOEC) with a Proton-Conducting SOEC (H-SOEC) Electrochemical Hydrogen Compressor (EHC) Energy Conversion Network (ECN)

Williams¹,

Song

Gemmen³

2021

ECS Trans.

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A high temperature solid oxide electrolysis cell (SOEC) for electrolysis of water is paired with a H-SOEC for hydrogen compression (EHC). SOEC and EHC have been integrated into an electrochemical network (ECN) in a flow-series configuration and then simulated and analyzed. Adding heat and minimizing area specific resistance (ASR) would be highly desirable for further developing highly-efficient SOEC+EHC ECN’s. It is important to note there is a maximum possible heat generation rate with a given ASR when operated below the thermoneutral point. There is a maximal heat addition rate for optimal efficiency of the SOEC, and it is not at thermoneutral. Many developers have expressed interest in the thermal management of electrolyzer cells and in the possible existence of such an optimum. It is important to understand in general that heat removal can allow an increased hydrogen production rate over the thermoneutral path at constant temperature. For this reason, the SOEC+EHC ECN was simulated over a range of currents and ASR’s to determine the heat addition or removal required. If the internal resistance of an SOEC could be lowered sufficiently via the development of new, high-performing materials, the efficiency of hydrogen production could be very high, especially when supplementary heat is provided from solar or other waste heat sources such as nuclear or coal power plants. It is remarkable that a quarter to a third of the energy for the combined high-temperature electrolysis and hydrogen compression system could be provided by solar, nuclear, or coal.

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“…Great concern [1][2][3][4] has been attracted over water electrolysis conversing electrical energy into hydrogen within an electrolyser. The advantages of the hydrogen obtained in electrolysis systems over industrial production of hydrogen is the greater purity and better system simplicity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Thermal Behavior and Performance Trajectories of Electrolysers

Zhang

Miyamoto²,

Suzuki

et al. 2018

ECS Trans.

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This work is devoted to thermodynamic interpretations and electrical network analyses for the operational considerations of electrolyser cell (EC) systems composed of low/high-temperature electrolysers and heat engines. Detailed trajectories of current density, required power, and practice heat have been addressed to demonstrate the optimal operation mode of the systems in terms of hydrogen production rate and efficiency, as well as power consumption. Suitable simulations exhibit a boundary current path at the thermal neutral (TN) modes between heat addition and heat removal (occurring after heat addition). Results indicate that the integration of high-temperature electrolysers with renewable energy from solar or geothermal to optimize the hydrogen production efficiency and reduce power consumption is of high interest. It is more important to understand that heat removal can further increase hydrogen production rate over thermoneutral path at constant temperature. The analyses also demonstrates that adding renewable heat and minimizing area specific resistance (ASR) would be highly desirable for further developing high-efficient and low-consumption EC systems.

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Preliminary study of synthesis gas production from water electrolysis, using the ELECTROFUEL® concept

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Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio

Eletrólise da água na obtenção de hidrogénio

Research Needs for the Solid Oxide Electrolyzer (SOEC) with a Proton-Conducting SOEC (H-SOEC) Electrochemical Hydrogen Compressor (EHC) Energy Conversion Network (ECN)

Thermal Behavior and Performance Trajectories of Electrolysers

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