Emerging Trends in Hydrogen and Synfuel Generation: A State-of-the-Art Review
Creators
- 1. University of Technology Malaysia
- 2. Sokoto State University
- 3. Institute of Applied Technology
- 4. Trường ĐH Nguyễn Tất Thành
- 5. Universidad Rovira i Virgili
Description
Abstract The current work investigated emerging fields for generating and consuming hydrogen and synthetic Fischer-Tropsch (FT) fuels, especially from detrimental greenhouse gases, CO2 and CH4. Technologies for syngas generation ranging from partial oxidation, auto-thermal, dry, photothermal, and wet or steam reforming of methane were adequately revised alongside biomass valorisation for hydrogen generation, water-electrolysis, and climate challenges due to methane flaring, production, storage, transportation, challenges, and opportunities in CO2 and CH4 utilisation. Under the same conditions, dry reforming produces more coke than steam reforming. However, combining the two techniques produces syngas with a high H2/CO ratio, which is suitable for producing long-chain hydrocarbons. Although the steam methane reforming (SMR) process has been industrialised, it is well known to consume significant energy. However, coke production via catalytic methane decomposition, the prime hindrance to large-scale implementation of these techniques for hydrogen production, could be addressed by coupling CO with CO2 conversion to alter the H2/CO ratio of syngas, increasing the reaction temperatures in dry reforming, or increasing the steam content fed in steam reforming. Optimised hydrogen production and generation of green fuels from CO2 and CH4 can be achieved by implementing these strategies.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
بحث العمل الحالي في المجالات الناشئة لتوليد واستهلاك الهيدروجين والوقود الاصطناعي فيشر تروبش (FT)، وخاصة من غازات الدفيئة الضارة، ثاني أكسيد الكربون والميثان. تمت مراجعة تقنيات توليد الغاز التخليقي التي تتراوح بين الأكسدة الجزئية والإصلاح الحراري الذاتي والجاف والحراري الضوئي والإصلاح الرطب أو البخاري للميثان بشكل كافٍ جنبًا إلى جنب مع تثمين الكتلة الحيوية لتوليد الهيدروجين والتحليل الكهربائي للمياه والتحديات المناخية بسبب حرق الميثان والإنتاج والتخزين والنقل والتحديات والفرص في استخدام ثاني أكسيد الكربون والميثان. في ظل نفس الظروف، ينتج الإصلاح الجاف فحم الكوك أكثر من الإصلاح بالبخار. ومع ذلك، فإن الجمع بين التقنيتين ينتج غاز تخليق بنسبة عالية من H2/CO، وهو مناسب لإنتاج الهيدروكربونات طويلة السلسلة. على الرغم من أن عملية إصلاح الميثان البخاري (SMR) قد تم تصنيعها، فمن المعروف أنها تستهلك طاقة كبيرة. ومع ذلك، يمكن معالجة إنتاج فحم الكوك عن طريق تحلل الميثان الحفاز، وهو العائق الرئيسي أمام التنفيذ الواسع النطاق لهذه التقنيات لإنتاج الهيدروجين، عن طريق إقران ثاني أكسيد الكربون بتحويل ثاني أكسيد الكربون لتغيير نسبة H2/CO من غاز التخليق، وزيادة درجات حرارة التفاعل في الإصلاح الجاف، أو زيادة محتوى البخار الذي يتم تغذيته في الإصلاح البخاري. يمكن تحقيق إنتاج الهيدروجين الأمثل وتوليد الوقود الأخضر من ثاني أكسيد الكربون والميثان من خلال تنفيذ هذه الاستراتيجيات.Translated Description (French)
Résumé Les travaux actuels ont porté sur les domaines émergents de la production et de la consommation d'hydrogène et de combustibles synthétiques Fischer-Tropsch (FT), en particulier à partir de gaz à effet de serre nocifs, de CO2 et de CH4. Les technologies de production de gaz de synthèse allant de l'oxydation partielle, de l'auto-thermie, du séchage, de la photothermie et du reformage humide ou à la vapeur du méthane ont été révisées de manière adéquate parallèlement à la valorisation de la biomasse pour la production d'hydrogène, l'électrolyse de l'eau et les défis climatiques dus au torchage, à la production, au stockage, au transport du méthane, aux défis et aux opportunités d'utilisation du CO2 et du CH4. Dans les mêmes conditions, le reformage à sec produit plus de coke que le reformage à la vapeur. Cependant, la combinaison des deux techniques produit du gaz de synthèse avec un rapport H2/CO élevé, ce qui convient à la production d'hydrocarbures à longue chaîne. Bien que le procédé de reformage du méthane à la vapeur (SMR) ait été industrialisé, il est bien connu pour consommer une énergie importante. Cependant, la production de coke par décomposition catalytique du méthane, principal obstacle à la mise en œuvre à grande échelle de ces techniques de production d'hydrogène, pourrait être résolue en couplant le CO avec la conversion du CO2 pour modifier le rapport H2/CO du gaz de synthèse, en augmentant les températures de réaction dans le reformage à sec ou en augmentant la teneur en vapeur alimentée dans le reformage à la vapeur. La mise en œuvre de ces stratégies permet d'optimiser la production d'hydrogène et la production de carburants verts à partir de CO2 et de CH4.Translated Description (Spanish)
Resumen El trabajo actual investigó los campos emergentes para generar y consumir hidrógeno y combustibles sintéticos de Fischer-Tropsch (FT), especialmente a partir de gases de efecto invernadero perjudiciales, CO2 y CH4. Las tecnologías para la generación de gas de síntesis que van desde la oxidación parcial, autotérmica, seca, fototérmica y el reformado húmedo o de vapor de metano se revisaron adecuadamente junto con la valorización de la biomasa para la generación de hidrógeno, la electrólisis del agua y los desafíos climáticos debido a la quema de metano, la producción, el almacenamiento, el transporte, los desafíos y las oportunidades en la utilización de CO2 y CH4. En las mismas condiciones, el reformado en seco produce más coque que el reformado con vapor. Sin embargo, la combinación de las dos técnicas produce gas de síntesis con una alta relación H2/CO, que es adecuada para producir hidrocarburos de cadena larga. Aunque el proceso de reformado de metano con vapor (SMR) se ha industrializado, es bien sabido que consume una cantidad significativa de energía. Sin embargo, la producción de coque a través de la descomposición catalítica del metano, el principal obstáculo para la implementación a gran escala de estas técnicas para la producción de hidrógeno, podría abordarse acoplando CO con la conversión de CO2 para alterar la relación H2/CO del gas de síntesis, aumentando las temperaturas de reacción en el reformado en seco o aumentando el contenido de vapor alimentado en el reformado con vapor. La optimización de la producción de hidrógeno y la generación de combustibles verdes a partir de CO2 y CH4 se pueden lograr mediante la implementación de estas estrategias.Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4d31e9dbb43bf2f2e7775a370e2af258
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاتجاهات الناشئة في توليد الهيدروجين والوقود المتزامن: مراجعة حديثة
- Translated title (French)
- Tendances émergentes dans la production d'hydrogène et de syncarburant : un examen de pointe
- Translated title (Spanish)
- Tendencias emergentes en la generación de hidrógeno y combustible sintético: una revisión de vanguardia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387699082
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-3146349/v1
References
- https://openalex.org/W1529038516
- https://openalex.org/W1963736754
- https://openalex.org/W1974000345
- https://openalex.org/W1978090739
- https://openalex.org/W1981435014
- https://openalex.org/W1983110105
- https://openalex.org/W1986752238
- https://openalex.org/W1987806060
- https://openalex.org/W1991367668
- https://openalex.org/W2001501619
- https://openalex.org/W2004949425
- https://openalex.org/W2011507567
- https://openalex.org/W2013113614
- https://openalex.org/W2013145044
- https://openalex.org/W2013424616
- https://openalex.org/W2016805713
- https://openalex.org/W2020708220
- https://openalex.org/W2041343926
- https://openalex.org/W2053105801
- https://openalex.org/W2053212183
- https://openalex.org/W2053626981
- https://openalex.org/W2054031030
- https://openalex.org/W2074922876
- https://openalex.org/W2077655708
- https://openalex.org/W2082582643
- https://openalex.org/W2085785897
- https://openalex.org/W2090073741
- https://openalex.org/W2108818415
- https://openalex.org/W2120834437
- https://openalex.org/W2147699886
- https://openalex.org/W2163125846
- https://openalex.org/W2171434022
- https://openalex.org/W2203909468
- https://openalex.org/W2207299642
- https://openalex.org/W2281288140
- https://openalex.org/W2286306067
- https://openalex.org/W2299410049
- https://openalex.org/W2300666291
- https://openalex.org/W2461745169
- https://openalex.org/W2470055914
- https://openalex.org/W2490059418
- https://openalex.org/W2509440248
- https://openalex.org/W2566398616
- https://openalex.org/W2577698955
- https://openalex.org/W2727259916
- https://openalex.org/W2740763719
- https://openalex.org/W2752585518
- https://openalex.org/W2761468476
- https://openalex.org/W2763074369
- https://openalex.org/W2777914326
- https://openalex.org/W2789362883
- https://openalex.org/W2800248439
- https://openalex.org/W2805639153
- https://openalex.org/W2807895489
- https://openalex.org/W2808996502
- https://openalex.org/W2809879345
- https://openalex.org/W2831083300
- https://openalex.org/W2901824288
- https://openalex.org/W2912719299
- https://openalex.org/W2918124257
- https://openalex.org/W2952880173
- https://openalex.org/W2958534337
- https://openalex.org/W2963612690
- https://openalex.org/W2967924306
- https://openalex.org/W2972365796
- https://openalex.org/W2976806086
- https://openalex.org/W2997840815
- https://openalex.org/W3013261582
- https://openalex.org/W3013968131
- https://openalex.org/W3014270683
- https://openalex.org/W3016631293
- https://openalex.org/W3019619685
- https://openalex.org/W3025605129
- https://openalex.org/W3048433798
- https://openalex.org/W3083357025
- https://openalex.org/W3087118522
- https://openalex.org/W3133016115
- https://openalex.org/W3134473691
- https://openalex.org/W3153815637
- https://openalex.org/W3154102195
- https://openalex.org/W3188237499
- https://openalex.org/W3189765623
- https://openalex.org/W3193104755
- https://openalex.org/W3193196963
- https://openalex.org/W3201994217
- https://openalex.org/W3205657625
- https://openalex.org/W3207090334
- https://openalex.org/W3215827543
- https://openalex.org/W3216053601
- https://openalex.org/W3217379145
- https://openalex.org/W4200585554
- https://openalex.org/W4207067530
- https://openalex.org/W4210761173
- https://openalex.org/W4225107281
- https://openalex.org/W4225983682
- https://openalex.org/W4250386308
- https://openalex.org/W4280489590
- https://openalex.org/W4280591938
- https://openalex.org/W4280628111
- https://openalex.org/W4283066478
- https://openalex.org/W4285035932
- https://openalex.org/W4285384067
- https://openalex.org/W4288420557
- https://openalex.org/W4302023720
- https://openalex.org/W4311617308
- https://openalex.org/W4316036264
- https://openalex.org/W4316038396
- https://openalex.org/W4318187611
- https://openalex.org/W4318542673
- https://openalex.org/W4322208258
- https://openalex.org/W4360987164
- https://openalex.org/W65521821