Hapenkantajamateriaalit CLC-prosessissa
Matilainen, Henri (2018)
Kandidaatintyö
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018090734754
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018090734754
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä käsitellään kemikaalikierrollisen polttoprosessin hapenkantajamateriaaleja. Työn tavoitteena oli selvittää erilaisten hapenkantajamateriaalien soveltuvuutta prosessiin, sekä niitä karakterisoivia keskeisiä ominaispiirteitä. Lähdemateriaaliksi valikoitui tuoretta tutkimustietoa käsittelevät tieteelliset artikkelit ja julkaisut.
Hapenkantajat valmistetaan tavallisimmin metallioksideista tai niiden seoksista. Hapen-kantajamateriaaleiksi hyvin soveltuvia metalleja on toistaiseksi löydetty neljä kappaletta: nikkeli, kupari, rauta sekä mangaani. Nikkeli on osoittautunut kaasumaisten polttoaineiden kemikaalikierrolliseen polttoon varteenotettavimmaksi hapenkantajaksi. Kuparioksidia on hyödynnetty onnistuneesti hapen erotukseen nojaavassa kemikaalikierrossa. Raudan käyttöä puoltaa erityisesti sen raakamineraalien edullinen hinta, sekä suotuisa käyttäytyminen kiinteiden polttoaineiden sovelluksissa. Edellä mainittujen metallien lisäksi sekoitettuihin metallioksideihin perustuvat hapenkantajat ovat herättäneet kiinnostusta.
Kemikaalikierrolliseen polttoprosessiin soveltuvien hapenkantajamateriaalien ominaisuuksien tunteminen on yksi tutkimustyön keihäänkärjistä. Teknologian kaupallistumiseksi hapenkantajamateriaaleja täytyy olla suuri katalogi kattamaan erilaisten polttoaineiden ja prosessiolosuhteiden vaatimukset.
Hapenkantajat valmistetaan tavallisimmin metallioksideista tai niiden seoksista. Hapen-kantajamateriaaleiksi hyvin soveltuvia metalleja on toistaiseksi löydetty neljä kappaletta: nikkeli, kupari, rauta sekä mangaani. Nikkeli on osoittautunut kaasumaisten polttoaineiden kemikaalikierrolliseen polttoon varteenotettavimmaksi hapenkantajaksi. Kuparioksidia on hyödynnetty onnistuneesti hapen erotukseen nojaavassa kemikaalikierrossa. Raudan käyttöä puoltaa erityisesti sen raakamineraalien edullinen hinta, sekä suotuisa käyttäytyminen kiinteiden polttoaineiden sovelluksissa. Edellä mainittujen metallien lisäksi sekoitettuihin metallioksideihin perustuvat hapenkantajat ovat herättäneet kiinnostusta.
Kemikaalikierrolliseen polttoprosessiin soveltuvien hapenkantajamateriaalien ominaisuuksien tunteminen on yksi tutkimustyön keihäänkärjistä. Teknologian kaupallistumiseksi hapenkantajamateriaaleja täytyy olla suuri katalogi kattamaan erilaisten polttoaineiden ja prosessiolosuhteiden vaatimukset.