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Thermodynamic assessment of hydrogen production via solar thermochemical cycle based on moo2/mo by methane reduction

引用

Frontiers in Energy 2020年第1期14卷 71-80页

作者： Jiahui JIN Lei WANG Mingkai FU Xin LI Yuanwei LU College of Environmental and Energy Engineering Beijing University of TechnologyBeijing100022China Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Inspired by the promising hydrogen production in the solar thermochemical(STC)cycle based on non-stoichiometric oxides and the operation temperature decreasing effect of methane reduction,a high-fuel-selectivity and CH4-introduced solar thermochemical cycle based on moo2/mo is studied.By performing HSC simulations,the energy upgradation and energy conversion potential under isothermal and non-isothermal operating conditions are compared.In the reduction step,moo2:CH4=2 and 1020 Kmost favorable for syngas selectivity and methane conversion.Compared to the STC cycle without CH4,the introduction of methane yields a much higher hydrogen production,especially at the lower temperature range and atmospheric pressure.In the oxidation step,a moderately excessive water is beneficial for energy conversion whether in isothermal or non-isothermal operations,especially at H2O:mo=4.In the whole STC cycle,the maximum non-isothermal and isothermal efficiency can reach 0.417 and 0.391 respectively.In addition,the predicted efficiency of the second cycle is also as high as 0.454 at Tred=1200 K and Toxi=400 K,indicating that moo2 could be a new and potential candidate for obtaining solar fuel by methane reduction.

关键词： moo2/mo based on solar thermochemical cycle methanothermal reduction isothermal and non-isothermal operation syngas and hydrogen production thermodynamic analysis

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