A cradle-to-gate life cycle assessment for clean hydrogen gas production pathway using the CeO2/Ce2O3-based redox thermochemical cycle
Notice bibliographique
Résumé
The present study is conducted to develop a two-steps redox thermochemical cycle based on combined ceria reduction and methane reforming through the CeO 2 /Ce 2 O 3 redox pair. This cycle incorporates simultaneous water splitting for hydrogen production. To enhance the accuracy and reliability of the inventory data, the system is simulated using the Aspen Plus software package. Also, the goal of this work is to evaluate the carbon footprint of thermochemical based hydrogen production under different scenarios and to compare it with traditional technologies like steam methane reforming (SMR). The analysis takes into account both the plant manufacturing line (reactors), fuel processing (H 2 production), redox particles oxygen carrier manufacturing (OC), H 2 compression (power consumption) and H 2 storage (pipeline manufacturing). The openLCA software with the European database environmental footprint is employed to compute the total carbon emissions of this thermochemical cycle during its overall life cycle. The study concludes that the base case scenario of this system has an overall GWP of 1751.14 g CO 2 eq./kg H 2 respectively. In the overall GWP, the share of plant construction and OC production was found to be around 1.67%, and 15.78% respectively. The conventional steam methane reforming is loaded with an overall GWP of 4472.83 g CO 2 eq./kg H 2 . In terms of renewable energy input, the base case scenario of this hydrogen production system results in 1465.73 g CO 2 eq./kg H 2 with thermal energy produced from renewable sources. Comparative life cycle assessment (LCA) demonstrates that base case of CeO 2 /Ce 2 O 3 has an 85.41% lower GWP emphasizing its environmental advantages over the SMR and Fe 3 O 4 /FeO redox pair carries an 84.06% lower GWP as compared to the conventional SMR with 1483.55 g CO 2 eq./kg H 2 . The present study concludes that the combined ceria reduction and methane reforming chemical looping process with simultaneous water splitting may be a more promising option to produce hydrogen using renewable energy. • A new system is developed for cleaner hydrogen production using a thermochemical cycle. • The thermochemical cycle employs steps with CeO 2 /Ce 2 O 3 . • A life cycle assessment of CeO 2 /Ce 2 O 3 based thermochemical cycle is performed. • The proposed system achieves a 2.5-fold reduction in GWP compared to an SMR process.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».