Production of Carbon Neutral Methanol Using Co-Electrolysis of CO<sub>2</sub> and Steam in Solid Oxide Electrolysis Cell in Tandem with Direct Air Capture
Notice bibliographique
Résumé
The increasing concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere since the industrial revolution is a major contributor to climate change. Among the several options to tackle this issue, the removal of CO2 from the atmosphere and its subsequent use is becoming increasingly attractive. This paper presents a techno-economic feasibility study and quantification of the environmental benefits of combining direct air capture (i.e. capturing CO2 from the atmosphere) with co-electrolysis of water and the captured CO2 in a solid oxide electrolyser cell (SOEC). Using Aspen Plus, a direct air carbon capture process is modelled in tandem with SOEC to generate carbon monoxide and hydrogen, which are subsequently converted to fuels. The carbon capture model uses regenerative loops of sodium hydroxide and sodium carbonate as well as calcium hydroxide and calcium carbonate to selectively remove the dilute carbon dioxide from the air. Other than filtered air, the only other output of this process is a stream of gaseous water and carbon dioxide at an elevated temperature, which is fed to a SOEC stack. The SOEC model assumes that carbon dioxide is converted to carbon monoxide by the reverse water gas shift reaction and water is converted to hydrogen and oxygen through electrolysis. The different components of the SOEC and their inherent flows of materials and heat are simulated using unit operations available in Aspen Plus. The gas mixture from the SOEC (mixture of H2/CO/CO2/H2O) is further transformed into profitable fuels such as methane and methanol, whose respective processes are also simulated in Aspen Plus. Clean electricity sources are considered for the model and energy requirements are minimized through process synthesis; for example, there exists some good synergies between the direct air capture process and the SOEC to minimize the energy necessary to bring the SOEC feed to its operating temperature of ca. 800°C. Sensitivity analysis are performed on the entire process (direct air capture/SOEC/fuel synthesis) to reveal the effect of key operating parameters (e.g. conversion inside the SOEC, composition of SOEC inlet) on the production of fuels or amount of electricity requirement per amount of fuel produced.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».