Mô hình Lợi nhuận Gộp để Xác định Các Tiêu chuẩn Kinh tế-Kỹ thuật trong Quá trình Điện Giảm CO2

Wiley - Tập 9 Số 15 - Trang 1972-1979 - 2016
Sumit Verma1,2, Byoungsu Kim1,2, Huei‐Ru “Molly” Jhong1,2, Sichao Ma3,2, Paul J. A. Kenis1,2
1Department of Chemical & Biomolecular Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, 600 South Mathews Avenue, Urbana, IL 61801, USA
2International Institute for Carbon Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University, 744 Moto-oka, Nishi-ku, Fukuoka 819-0395, Japan
3Department of Chemistry, University of Illinois at Urbana-Champaign, 505 South Mathews Avenue, Urbana, IL 61801 USA

Tóm tắt

Tóm tắt

Chúng tôi giới thiệu một mô hình lợi nhuận gộp nhằm đánh giá tính khả thi kinh tế-kỹ thuật của việc sản xuất các hóa chất khác nhau từ C1–C2 như carbon monoxide, axit formic, methanol, methane, ethanol và etylene thông qua quá trình điện giảm CO2. Các tiêu chí hiệu suất chính bao gồm điện thế tế bào hoạt động tối đa (Vmax), mật độ dòng điện hoạt động tối thiểu (jmin), hiệu suất Farada (FE) và độ bền của xúc tác (tcatdur) được suy ra. Giá trị Vmax thu được cho các hóa chất khác nhau cho thấy CO và HCOOH là các sản phẩm có tính khả thi kinh tế cao nhất. Các yêu cầu lựa chọn cho thấy rằng việc đồng sản xuất một hóa chất có tính khả thi kinh tế thấp hơn (CH3OH, CH4, C2H5OH, C2H4) với một hóa chất có tính khả thi cao hơn (CO, HCOOH) có thể là một chiến lược để bù đắp cho các yêu cầu Vmax cho từng sản phẩm riêng lẻ. Các yêu cầu hiệu suất khác như jmintcatdur cũng được suy ra, và tính khả thi của các thiết kế quy trình và điều kiện hoạt động thay thế được đánh giá.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1371/journal.pone.0081648

 

10.1126/science.1072357

10.1038/nature11475

10.1126/science.1100103

 

10.1021/cr300463y

10.1002/cssc.200900289

10.1039/C4EE01958J

10.1016/j.coche.2013.03.005

10.1021/jz1012627

R. Wiser M. Bolinger 2014 Wind Technologies Market Report U.S. Department of Energy 2015.

 

10.1007/978-0-387-49489-0_3

10.1016/0013-4686(94)85172-7

 

10.1038/ncomms5470

10.1021/ja2108799

10.1021/ja309317u

10.1021/ja4033549

10.1038/ncomms3819

10.1002/cssc.201300934

10.1021/ja511890h

10.1021/jp310509z

10.1021/ja308217w

10.1021/ja4113885

10.1021/ja5031529

10.1021/ja3010978

10.1002/anie.201412214

10.1002/ange.201412214

10.1002/anie.201308657

10.1002/ange.201308657

 

10.1149/2.010204esl

10.1039/f19898502309

10.1246/bcsj.64.123

10.1126/science.1209786

10.1021/la5009076

10.1149/2.052301jes

10.1149/2.049207jes

10.1016/j.electacta.2013.02.061

10.1039/C5CP05665A

 

10.1007/s10800-011-0271-6

10.1149/1.3456590

10.1149/1.2801871

10.1039/c2ee21234j

10.1002/aenm.201200759

 

10.1149/2.011209jes

10.1016/j.electacta.2015.03.064

10.1149/2.1201410jes

 

10.1002/cssc.201100220

10.1039/C5GC01893E

 

Profitability and Royalty Rates across Industries: Some Preliminary Evidence KPMG International 2012 https://www.kpmg.com/Global/en/IssuesAndInsights/ArticlesPublications/Documents/gvi-profitability-v6.pdf (accessed June 15 2016);

Chemical Manufacturing Industry: Profitability Information & Trends http://csimarket.com/Industry/industry_Profitability_Ratios.php?ind=101 (accessed September 12 2015).

 

10.1021/ja505791r

10.1039/c0ee00071j

Farris P. W., 2010, Marketing Metrics: The Definitive Guide to Measuring Marketing Performance

Current Forecourt Hydrogen Production from PEM Electrolysis version 3.1 U.S. Department of Energy https://www.hydrogen.energy.gov/h2a prod studies.html.

 

T. K. Sherwood Mass Transfer Between Phases Phi Lambda Upsilon Penn State University University Park PA 1959;

C. King Separation and Purification: Critical Needs and Opportunities. Report to National Research Council National Academy Press Washington DC 1987.

 

Current Central Hydrogen Production from PEM Electrolysis version 3.1 U.S. Department of Energy https://www.hydrogen.energy.gov/h2a prod studies.html;

C. Ainscough D. Peterson E. Miller Hydrogen Production Cost from PEM Electrolysis DOE Hydrogen and Fuel Cells Program Record 14004 U.S. Department of Energy 2014.

Electrical Power Monthly U.S. Energy Information Administration 2015 http://www.eia.gov/electricity/monthly/.

10.1016/j.ijhydene.2007.02.013

Bard A. J., 1985, Standard Potentials in Aqueous Solutions

10.1126/science.323.5918.1158

N. Sridhar D. Hill A. Agarwal Y. Zhai H. E DNV Research and Innovation Position Paper 07 Det Norske Veritas 2011.

Historical Methanex Posted Price https://www.methanex.com/our-business/pricing (accessed September 12 2015).

United States Natural Gas Industrial Price U.S. Energy Information Administration https://www.eia.gov/dnav/ng/hist/n3035s3m.htm (accessed May 1 2016).

Platts Global Ethylene Price Index http://www.platts.com/news-feature/2015/petrochemicals/pgpi/ethylene (accessed September 12 2015).

Fuel Ethanol Corn and Gasoline Prices http://www.ers.usda.gov/datafiles/US_Bioenergy/Prices/table15.xls (accessed September 12 2015).

10.1021/es062254b

10.1038/nature13249

T. Ramsden M. Ruth V. Diakov M. Laffen T. A. Timbario Hydrogen Pathways: Updated Cost Well-to-Wheels Energy Use and Emissions for the Current Technology Status of Ten Hydrogen Production Delivery and Distribution Scenarios National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden CO 2013.

Manufacturing Cost Analysis Of 10 kW AND 25 kW Direct Hydrogen Polymer Electrolyte Membrane (PEM) Fuel Cell For Material Handling Applications Battelle Memorial Institute Columbus OH 2013.

PTFE sheet (48“×96”) http://www.mcmaster.com/-standard-ptfe-sheets/=z507Lt (accessed September 12 2015).

London Metal Exchange Sn http://www.lme.com/en-gb/metals/non-ferrous/tin/-tab2 (accessed September 7 2015).

End of day Commodity Futures Price Quotes for Gold (COMEX) http://www.nasdaq.com/markets/gold.aspx (accessed August 20 2015).

End of day Commodity Futures Price Quotes for Silver (COMEX) http://www.nasdaq.com/markets/silver.aspx (accessed August 20 2015).

London Metal Exchange Zn http://www.lme.com/en-gb/metals/non-ferrous/zinc/-tab2 (accessed August 26 2015).

End of day Commodity Futures Price Quotes for Platinum (COMEX) http://www.nasdaq.com/markets/platinum.aspx (accessed August 20 2015).

Potassium Hydroxide Prices http://www.alibaba.com/trade/search?fsb=y&IndexArea=product_en&CatId=&SearchText=potassium+hydroxide (accessed September 12 2015).