Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Using MCFC for capturing CO2 from flue gases and delivering to Sabatier reactor for SNG synthesis

Aliaksandr Martsinchyk

Abstract

Nowadays the issues of increasing efficiency and decreasing environmental pollution have become highly significant for the power generating industry. Among the harmful emissions, reduction of greenhouse gases is considered as one of the main challenges. At the same time, we see a rapid increase in the usage of renewable energy sources. Due to the unpredictable nature of renewably generated energy, society is facing with the necessity of developing efficient energy storage systems. In this thesis, a concept of the system for solving both CO2 emission reduction and energy storage issues is presented. The proposed solution is represented by a combination of Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxide Electrolysis Cell (SOEC) and Sabatier reactor. MCFC was used as an element for CO2 separation due to its ability to capture CO2 on the cathode side. It also presents high efficiency, flexibility in control as well as high CO2 separation rate. SOEC is well known as a technology for efficient hydrogen production. Due to its high operation temperature, the electrolysis cell is able to produce more hydrogen consuming less electrical power by replacing it with thermal power. The Sabatier reactor was applied for fuel synthesis by mean of catalytical methanation of CO2. The fuel produced in the reactor can be defined as Substitute Natural Gas, which is a mixture of methane and hydrogen plus a tiny percentage of CO2 and water. The system makes possible capture and utilization of over 80% of CO2 from the exhaust gases with overall energy efficiency 71%. The system was modeled and analyzed from the design point considering some off-design operation parameters.
Rodzaj dyplomu
Praca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomu
Praca inżynierska
Autor
Aliaksandr Martsinchyk (WMEiL) Aliaksandr Martsinchyk Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Tytuł w języku polskim
Wykorzystanie MCFC do wychwytywania CO2 z gazów spalinowych i dostarczania do reaktora Sabatiera w celu syntezy SNG
Promotor
Jarosław Milewski (WMEiL/ITC) Jarosław Milewski Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka prowadząca
Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)
Kierunek / specjalność studiów
Energetyka (Power Engineering)
Język
(en) angielski
Status pracy
Obroniona
Data obrony
19-09-2019
Data (rok) wydania
2019
Paginacja
56
Identyfikator wewnętrzny
MEL; PD-5232
Recenzenci
Łukasz Szabłowski (WMEiL/ITC) Łukasz Szabłowski Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL) Jarosław Milewski (WMEiL/ITC) Jarosław Milewski Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Słowa kluczowe w języku polskim
Ogniwo paliwowe ze stopionym weglanem, MCFC, Ogniwo elektrolityczne ze stałym tlenkiem, SOEC, reaktor Sabatiera, power-to-gas, magazynowanie energii, Aspen HYSYS
Słowa kluczowe w języku angielskim
Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC, Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC, Sabatier reactor, power-to-gas, energy storage, Aspen HYSYS
Streszczenie w języku polskim
Wdzisiejszych czasach problemy zwiazane ze zwiekszeniem wydajnosci i zmniejszeniem zanieczyszczenia srodowiska maja duze znaczenie dla przemysłu energetycznego. Sposród szkodliwych emisji ograniczenie emisji gazów cieplarnianych jest uwazane za jedno z głównych wyzwan. Jednoczesnie obserwujemy gwałtowny wzrost wykorzystania odnawialnych zródeł energii. Ze wzgledu na nieprzewidywalny charakter energii wytwarzanej z odnawialnych zródeł, społeczenstwo stoi przed koniecznoscia opracowania wydajnych systemów magazynowania energii. W niniejszej pracy przedstawiono koncepcje systemu rozwiazywania problemów CO2 oraz kwestii ograniczenia emisji CO2 i magazynowania energii. Proponowane rozwiazanie jest reprezentowane przez połaczenie ogniwa paliwowego stopionego weglanu (MCFC), ogniwa elektrolitycznego na tlenek stały (SOEC) i reaktora Sabatiera. MCFC został wykorzystany jako element do oddzielania CO2 ze wzgledu na jego zdolnosc do wychwytywania CO2 na strone katody. Charakteryzuje sie równiez wysoka wydajnoscia, elastycznoscia w sterowaniu, a takze wysokim poziomem CO2. SOEC jest dobrze znany jako technologia wydajnej produkcji wodoru. Ze wzgledu na wysoka temperature pracy ogniwo elektrolityczne jest w stanie wytwarzac wiecej wodoru zuzywajacego mniej energii elektrycznej, zastepujac go energia cieplna. Reaktor Sabatiera stosuje sie do syntezy paliwa za pomoca katalitycznej metanizacji CO2. Paliwo wytwarzane w reaktorze mozna zdefiniowac jako zastepczy gaz ziemny, który jest mieszanina metanu i wodoru plus niewielki procent CO2 i wody. System umozliwia wychwytywanie i wykorzystanie ponad 80% CO2 ze spalin przy ogólnej wydajnosci energetycznej 71%. System został modelowany i analizowany od punktu projektowego, biorac pod uwage niektóre pozaprojektowe parametry operacyjne.
Plik pracy
  • Plik: 1
    Aliaksandr_Martsinchyk_BSc_Thesis_2019.pdf
Poproś o plik WCAG
Pola lokalne
Identyfikator pracy APD: 35659

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT1547bca9a69747fea87393865741db07/
URN
urn:pw-repo:WUT1547bca9a69747fea87393865741db07

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony