Lý thuyết
Tăng trưởng kinh tế toàn cầu, sự gia tăng dân số và những tiến bộ trong công nghệ dẫn đến sự gia tăng nhu cầu năng lượng sơ cấp toàn cầu. Xem xét rằng hầu hết năng lượng này hiện đang được cung cấp bởi nhiên liệu hóa thạch, một lượng đáng kể khí nhà kính được thải ra, góp phần vào biến đổi khí hậu, đó là lý do tại sao thỏa thuận ràng buộc tiếp theo của Liên minh châu Âu tập trung vào việc giảm lượng khí thải carbon bằng hydro. Nghiên cứu này xem xét các công nghệ khác nhau để sản xuất hydro sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo và không tái tạo. Hơn nữa, một phân tích so sánh được thực hiện trên các công nghệ dựa trên năng lượng tái tạo để đánh giá công nghệ nào hứa hẹn hơn về mặt kinh tế và năng lượng. Kết quả cho thấy các công nghệ dựa trên sinh khối cho phép năng suất hydro tương tự như thế nào so với các công nghệ thu được bằng công nghệ gốc nước nhưng có hiệu quả năng lượng cao hơn và chi phí vận hành thấp hơn. Cụ thể hơn, khí hóa sinh khối và cải cách hơi nước thu được sự cân bằng thích hợp giữa các thông số nghiên cứu, với khí hóa là kỹ thuật cho phép năng suất hydro cao hơn, trong khi cải cách hơi nước tiết kiệm năng lượng hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng hydro làm vectơ năng lượng của tương lai đòi hỏi cả việc sử dụng nguyên liệu tái tạo với nguồn năng lượng bền vững. Sự kết hợp này có khả năng tạo ra hydro xanh trong khi giảm lượng khí thải carbon dioxide, hạn chế biến đổi khí hậu toàn cầu và do đó, đạt được cái gọi là nền kinh tế hydro.
1. Giới thiệu
Nhu cầu toàn cầu về năng lượng sơ cấp tăng 1,3% mỗi năm đến năm 2040, với nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ năng lượng (1) do hậu quả của tăng trưởng kinh tế toàn cầu, sự gia tăng dân số và những tiến bộ trong công nghệ. Theo nghĩa này, nhiên liệu hóa thạch (dầu, khí đốt tự nhiên và than đá) đã được sử dụng rộng rãi để sản xuất năng lượng và được dự đoán sẽ vẫn là nguồn năng lượng thống trị cho đến ít nhất là năm 2050 (2,3) (xem Hình 1). Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng hoặc hóa chất dẫn đến phát thải khí nhà kính, chẳng hạn như carbon dioxide, oxit nitơ và các hợp chất dễ bay hơi khác, và các hạt rắn vào khí quyển, góp phần vào biến đổi khí hậu toàn cầu. (4)
Hình 1. Tiêu thụ năng lượng sơ cấp thế giới theo nguồn năng lượng. Hình này đã được điều chỉnh với sự cho phép của ref (3). Bản quyền 2019 Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA).
Hiện tại, nhiên liệu dựa trên carbon cung cấp 85% nhu cầu năng lượng của toàn thế giới. Khoảng 36 tỷ tấn CO2 được thải vào khí quyển mỗi năm để đáp ứng nhu cầu năng lượng. Trong số lượng khí thải này, hơn 90% đến từ nhiên liệu hóa thạch, (5) và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới, như thể hiện trong Hình 2.
Hình 2. Phát thải carbon dioxide liên quan đến năng lượng. Hình này đã được điều chỉnh với sự cho phép của ref (3). Bản quyền 2019 Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA).
Bên cạnh những tác động mạnh mẽ đến môi trường, nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt nguồn cung và giá dầu biến động mạnh, ảnh hưởng đến lợi nhuận cho các ngành sản xuất và sử dụng dầu và khả năng mua hàng hóa và dịch vụ của người tiêu dùng. (6) Tiêu thụ năng lượng và phát thải carbon đại diện cho hai yếu tố quan trọng trong chiến lược năng lượng của Liên minh châu Âu. (7) Các mục tiêu khác nhau đã được thiết lập để đảm bảo giảm cả mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon. Theo nghĩa này, thỏa thuận ràng buộc tiếp theo của Liên minh châu Âu về mục tiêu hiệu quả năng lượng (tiêu thụ năng lượng sơ cấp) tập trung vào việc giảm 30% vào năm 2030 so với mức năm 1990. (8) Tuy nhiên, những tác động tức thời của đại dịch COVID-19 đối với hệ thống năng lượng cho thấy nhu cầu năng lượng toàn cầu giảm 5% vào năm 2020, 7% lượng khí thải CO2 liên quan đến năng lượng và 18% trong đầu tư năng lượng. Năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng trong ngành điện, ít bị ảnh hưởng bởi đại dịch hơn so với các nhiên liệu khác. (9) Triển vọng Năng lượng Thế giới 2020 đã bao gồm kịch bản phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 mới, mở rộng kịch bản phát triển bền vững dựa trên các chính sách năng lượng sạch và bao gồm mô hình Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) chi tiết đầu tiên, đặt ra những biện pháp bổ sung nào sẽ được yêu cầu trong 10 năm tới để đưa lượng khí thải CO2 toàn cầu đi đúng hướng về mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Về vấn đề này, một hệ thống điện có mức phát thải ròng bằng không đòi hỏi phải lập kế hoạch dài hạn và tích hợp cẩn thận. Ngành điện sẽ đóng một vai trò quan trọng trong các nỗ lực giảm phát thải, nhưng nhiên liệu carbon thấp, chẳng hạn như hydro, cũng cần thiết. Đạt được mục tiêu này có nghĩa là tăng tốc trong việc triển khai các công nghệ năng lượng sạch.
Trên cơ sở những điều đã nói ở trên, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới hướng tới các nguồn năng lượng tái tạo như một giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. (10−15) Trong bối cảnh đó, số lượng các quốc gia có chính sách hỗ trợ trực tiếp đầu tư vào công nghệ hydro ngày càng tăng. (16) Hơn nữa, do việc sử dụng hydro chính hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, Liên minh châu Âu có lợi khi chuyển sang sản xuất hydro xanh để đạt được các mục tiêu phát thải carbon ròng bằng không. (17) Hydro là loại khí dồi dào nhất trong vũ trụ và có hàm lượng năng lượng tối đa trên một đơn vị trọng lượng so với bất kỳ nhiên liệu nào khác đã biết. (18,19) Sử dụng hydro để sản xuất năng lượng không dẫn đến phát thải chất ô nhiễm vì chỉ tạo ra nhiệt và hơi nước, (20−22) làm giảm phát thải khí nhà kính. Bên cạnh các ứng dụng năng lượng, hydro được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí. (18,19,23) Mặc dù có rất nhiều hydro, nó không có sẵn ở dạng tự do trong tự nhiên. (24) Ngày nay, hydro chủ yếu được sản xuất thông qua các quá trình nhiệt hóa sử dụng nhiên liệu hóa thạch: cải cách hydrocarbon, khí hóa than, nhiệt phân hydrocarbon và cải cách plasma. (18)
Kết quả là, lượng khí thải CO2 đáng kể được tạo ra (khoảng 830 triệu tấn mỗi năm). (16) Do đó, sản xuất hydro từ các nguồn tái tạo có thể phải đối mặt với vấn đề này bằng cách giảm lượng khí thải carbon, dẫn đến một hệ thống năng lượng bền vững trong tương lai gần, như thể hiện trong Hình 3. Ngoài ra, để đóng góp đáng kể cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, hydro, ngoài việc được sản xuất theo cách sạch hơn, cũng cần được áp dụng trong các lĩnh vực mà nó được đại diện kém vào lúc này, chẳng hạn như giao thông hoặc các tòa nhà. (16)
Hình 3. Biểu diễn sơ đồ của hệ thống năng lượng hôm nay và trong tương lai. Hình này đã được in lại với sự cho phép của ref (25). Bản quyền 2015 Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA).
Hydro được coi là vectơ năng lượng của tương lai. Tuy nhiên, tính bền vững của nó phụ thuộc vào độ sạch của con đường sản xuất hydro và năng lượng được sử dụng trong quá trình thu được. Về vấn đề này, năng lượng tái tạo sẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình khử cacbon của hệ thống năng lượng hiện tại. Do đó, đánh giá này trình bày và mô tả các công nghệ sản xuất hydro chính, kết hợp thông tin từ các nguồn tài nguyên tái tạo và không tái tạo. Các công nghệ sử dụng các nguồn tái tạo cũng được phân tích trên cơ sở hiệu quả năng lượng, hiệu quả chi phí và năng suất hydro. Hơn nữa, những thách thức chính và triển vọng tương lai cho các công nghệ sản xuất hydro được đánh giá.
2. Công nghệ sản xuất hydro
Hydro ở dạng phân tử có thể thu được từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch, sinh khối và nước. (16) Để chiết xuất hydro từ các nguồn này, năng lượng sử dụng phải có sẵn với số lượng dư thừa với sự sẵn có liên tục. (26) Do đó, khai thác tiềm năng của năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, gió, sóng biển, v.v.) trong các công nghệ sản xuất hydro sẽ cho phép sản xuất bền vững. (17,27,28) Sau đó, các công nghệ sản xuất hydro chính sẽ được thiết lập theo nguyên liệu thô được sử dụng: nhiên liệu hóa thạch hoặc tài nguyên tái tạo.
2.1. Sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch
Nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm ưu thế trong nguồn cung hydro toàn cầu vì chi phí sản xuất có mối tương quan chặt chẽ với giá nhiên liệu, vẫn được duy trì ở mức chấp nhận được. Hiện tại, một số công nghệ trưởng thành sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch, với cải cách hydrocarbon và nhiệt phân được sử dụng nhiều nhất. Những kỹ thuật này gần như cho phép sản xuất nhu cầu hydro thực tế. (24) Cụ thể hơn, năm 2015, hydro được sản xuất 48% từ khí đốt tự nhiên, 30% từ dầu mỏ và 18% từ than đá. (25) Bảng 1 tóm tắt các đặc điểm chính, bao gồm nguyên liệu được sử dụng, điều kiện hoạt động và sự trưởng thành của từng công nghệ dựa trên nhiên liệu hóa thạch được mô tả trong các tiểu mục sau.
Bảng 1. Tóm tắt các công nghệ sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch
2.1.1. Công nghệ cải cách hydrocarbon hóa thạch
Cải cách hydrocarbon là kỹ thuật phát triển nhất để sản xuất hydro. Ngoài hydrocarbon, các chất phản ứng khác được yêu cầu cho quá trình này, có thể là hơi nước hoặc oxy, thường được gọi là phản ứng cải cách hơi nước hoặc oxy hóa một phần, tương ứng. Khi cả hai phản ứng được kết hợp, với sự thay đổi entanpy phản ứng ròng bằng 0, quá trình này được đặt tên là cải cách tự động. (29)
2.1.1.1. Cải cách hơi nước
Phản ứng cải cách hơi nước là phản ứng của hỗn hợp hơi nước và hydrocarbon ở nhiệt độ cao để tạo ra hydro và oxit carbon. Cải cách hơi nước chiết xuất hydro từ khí tự nhiên và ít thường xuyên hơn từ khí dầu mỏ hóa lỏng và naphtha. (16) Như đã nêu trước đây, quá trình cải cách hydrocarbon được sử dụng rộng rãi nhất là hơi nước metan cải cách từ khí tự nhiên hoặc hydrocarbon nhẹ. Trong quá trình này, carbon monoxide đầu tiên được sản xuất với hydro, tạo ra khí tổng hợp (CH4 + H2O → CO + 3H2), và sau đó thông qua phản ứng dịch chuyển khí-nước, carbon monoxide được chuyển đổi thành carbon dioxide và hydro bổ sung (CO + H2O → CO2 + H2). (30) Phản ứng cải cách hơi metan tổng thể có thể được trình bày như sau:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2
Phản ứng cải cách là thu nhiệt cao, và cần một lượng nhiệt lớn. Vì lý do đó, các phản ứng này thường được thực hiện ở nhiệt độ từ 800 đến 1000 °C. (31) Với nhiệt độ cao cần thiết để chuyển đổi metan thành hydro, họ xác định nhu cầu vật liệu xây dựng đắt tiền cho nhà cải cách để chịu được ứng suất nhiệt (ví dụ, thép niken-crom hợp kim cao). (32) Sự hình thành than cốc và sự xuất hiện của các cấu hình nhiệt độ trong chất xúc tác cũng sẽ cần được coi là những nhược điểm khác. (33) Để khắc phục những thiếu sót của cải cách hơi nước metan, cần có chất xúc tác hiệu suất cao để tối đa hóa hydro được sản xuất phổ biến dựa trên niken (mặc dù kim loại quý cũng hoạt động nhưng quá đắt cho ứng dụng thương mại) được hỗ trợ trên oxit gốm hoặc oxit ổn định bằng xi măng thủy lực. (34) Tuy nhiên, một khi các khía cạnh này được xem xét và giảm thiểu, quá trình cải cách hơi nước mêtan tạo ra khí giàu hydro và ít lượng carbon dioxide, carbon monoxide và metan hơn. Bởi vì hydro được trộn với các hợp chất khác, một bước tách là cần thiết để tinh chế. Trong các nhà máy hydro, quá trình thanh lọc được thực hiện thông qua hệ thống hấp phụ xoay áp suất, có thể tạo ra tới 99,999% hydro tinh khiết với khả năng thu hồi 70–95%. (35)
2.1.1.2. Oxy hóa một phần
Oxy hóa một phần là một cách tiếp cận thay thế cho các phản ứng cải cách hơi nước. Quá trình này có thể hoạt động với các nguyên liệu khác nhau, từ metan đến dầu nhiên liệu nặng và than đá. (16,24) Oxy hóa một phần là công nghệ thích hợp nhất để thu được hydro từ dầu nhiên liệu nặng và than đá. (29)
Oxy hóa một phần là một quá trình tỏa nhiệt được sử dụng để chuyển đổi nhiên liệu hydrocarbon thành hỗn hợp hydro, carbon monoxide và các loài bị oxy hóa một phần khác. (36) Một trong những ưu điểm của quá trình này là các phản ứng với oxy có tính tỏa nhiệt cao, không cần bất kỳ nguồn năng lượng bên ngoài nào. (37) Sự phân bố sản phẩm của các phản ứng oxy hóa một phần phụ thuộc vào tỷ lệ C / O và bị hạn chế bởi nhiệt độ phản ứng cao (>1000 ° C); Do đó, các phản ứng oxy hóa một phần thường được thực hiện bằng cách sử dụng các chất xúc tác không đồng nhất ở nhiệt độ thấp hơn. Rẻ hơn kim loại quý, chất xúc tác dựa trên kim loại chuyển tiếp thích hợp cho các phản ứng oxy hóa một phần vì khả năng thay đổi trạng thái oxy hóa và hấp thụ các chất phản ứng và chất trung gian lên bề mặt của chúng. (38) Nhìn chung, phản ứng oxy hóa từng phần có thể được mô tả như sau:
Về mặt nhiệt động lực học, trong quá trình này, H2 và CO là những sản phẩm phong phú nhất trên 550 °C, (39) với CO là tiền chất than cốc, có thể được loại bỏ bằng quá trình oxy hóa thành CO2 hoặc bằng phản ứng dịch chuyển nước-khí làm tăng sản xuất H2. Quá trình oxy hóa một phần mang lại một số lợi thế, chẳng hạn như hoạt động đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp hơn và nguyên liệu linh hoạt. Tuy nhiên, nó vẫn phải đối mặt với những thách thức đối với việc triển khai công nghiệp, như tuổi thọ hữu ích ngắn của thiết bị vì tính tỏa nhiệt phản ứng cao có thể dẫn đến các điểm nóng và do đó, khử hoạt tính xúc tác bằng cách thiêu kết. (37,40,41)
2.1.1.3. Cải cách tự động nhiệt
Cải cách tự động nhiệt bao gồm quá trình oxy hóa một phần tỏa nhiệt với O2, cung cấp năng lượng cần thiết cho các phản ứng cải cách hơi nước thu nhiệt. (42) Về bản chất, cả hơi nước và oxy đều được đưa vào chất cải cách, dẫn đến các phản ứng cải cách và oxy hóa đồng thời để thu được phản ứng trung hòa nhiệt động lực học. (43) Như trong cải cách hơi nước hoặc oxy hóa một phần, lựa chọn chất xúc tác đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất tổng thể, với các chất xúc tác dựa trên niken được sử dụng phổ biến nhất vì hiệu quả và chi phí thấp. Với hiệu suất nhiệt cao của quá trình này, nó đòi hỏi năng lượng thấp hơn so với cải cách hơi nước hoặc oxy hóa một phần. (44) Tuy nhiên, cải cách tự động nhiệt tạo ra năng suất hydro cao hơn quá trình oxy hóa một phần nhưng thấp hơn quá trình cải cách hơi nước.
2.1.2. Nhiệt phân hydrocarbon hóa thạch
Nhiệt phân là một quá trình phân hủy nhiệt xảy ra khi không có oxy, (45) chuyển đổi các hydrocarbon lỏng nhẹ khác nhau thành carbon nguyên tố và hydro
Khi sự phân hủy nhiệt là từ các phần dư nặng với điểm sôi cao hơn 350 ° C, việc sản xuất hydro là hợp lý để được thực hiện theo sơ đồ hai bước. Hai bước này là thủy khí hóa (eq 4) và nứt khí mêtan sau đó (eq 5) vì các phần dư nặng chứa một lượng lớn lưu huỳnh và kim loại, trong trường hợp phân hủy trực tiếp, sẽ được chuyển vào than cốc và làm cho nó trở nên vô dụng để sử dụng tiếp. Mặc dù lượng hydro được sản xuất ít hơn khi so sánh với các công nghệ sử dụng các phân đoạn hydrocarbon nhẹ, quá trình này cho phép sản xuất đồng thời các sản phẩm phụ có giá trị, chẳng hạn như lưu huỳnh hoặc kim loại. (46) Nhiệt phân metan được báo cáo rộng rãi trong tài liệu vì không có carbon dioxide được tạo ra vì tất cả carbon được thu hồi ở dạng rắn. Từ quan điểm năng lượng, entanpy phản ứng để sản xuất hydro bằng nhiệt phân metan (khử cacbon metan), 37 kJ / mol H2, tương tự như cải cách hơi nước (41 kJ / mol H2) nếu năng lượng cho sự bốc hơi nước không được xem xét. (47) Trong thực tế, đối với các quy trình công nghiệp, khí tự nhiên được sử dụng làm nguyên liệu thay vì metan; do đó, các hợp chất khác được trộn với metan, chẳng hạn như CO2 hoặc H2O. Các hợp chất này cũng phản ứng trong quá trình nhiệt phân, do đó ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính chọn lọc và chuyển đổi sản phẩm. Đối với quá trình này, các chất xúc tác khác nhau đã được báo cáo, từ chất xúc tác kim loại đến chất xúc tác carbon. Các chất xúc tác dựa trên Ni đã được sử dụng rộng rãi làm chất xúc tác dựa trên kim loại do hoạt động và khả năng tạo ra carbon dạng sợi ở nhiệt độ vừa phải, trong khi than hoạt tính và carbon đen đã được sử dụng làm chất xúc tác carbon. (48)
2.1.2.1. Khí hóa than
Khí hóa than được định nghĩa là quá trình chuyển đổi nhiệt hóa trong đó than được chuyển đổi thành các sản phẩm khí, bao gồm hydro và carbon monoxide. (49−51) Quá trình này nhằm mục đích thay thế cho việc đốt than để giảm lượng khí thải độc hại và tăng mật độ năng lượng của nhiên liệu. (52) Trong thực tế, than được chuyển thành khí tổng hợp khi có hơi nước và oxy hoặc không khí ở nhiệt độ và áp suất cao. (53−55) Ngoài các phản ứng chính, có thể có các phản ứng thứ cấp khác trong đó than không phản ứng với oxy hoặc hơi nước mà với các sản phẩm phản ứng khác, chẳng hạn như carbon dioxide, thông qua phản ứng Boudouard, tạo ra thêm carbon monoxide. (49) Vấn đề chính liên quan đến sản xuất hydro thông qua khí hóa than thay vì các công nghệ khác sử dụng nguyên liệu khác nhau có liên quan đến lượng khí thải CO2 cao hơn do hàm lượng carbon cao. Vì lý do này, các lợi thế đang được phát triển kết hợp khí hóa than với các công nghệ dựa trên thu giữ carbon. Khi so sánh với các công nghệ khác sử dụng nhiên liệu hóa thạch từ quan điểm kinh tế, khí hóa than khác nhau do chi phí nguyên liệu thấp hơn; Tuy nhiên, chi phí vốn của đơn vị cao hơn. (56)
2.2. Sản xuất hydro từ tài nguyên tái tạo
Mặc dù ngày nay hầu hết hydro được sản xuất từ hydrocarbon, các nguồn tài nguyên tái tạo đã thu hút sự chú ý để sản xuất hydro xanh. (57) Hydro có lượng khí thải carbon thấp có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải CO2 liên quan đến năng lượng và góp phần hạn chế sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu xuống 2 ° C. (25) Theo nghĩa này, hydro xanh có thể được sản xuất từ nước hoặc các hợp chất có nguồn gốc sinh khối.
2.2.1. Sản xuất hydro từ nước
Nước là nguồn tài nguyên dồi dào nhất để sản xuất hydro, và nó có thể được phân chia thành hydro và oxy nếu cung cấp đủ năng lượng mà không có khí thải độc hại. (58,59) Tách nước ở dạng đơn giản nhất sử dụng dòng điện (điện phân) đi qua hai điện cực để phá vỡ nước thành hydro và oxy. (60) Tuy nhiên, nó cũng có thể được phân chia bằng các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như năng lượng nhiệt (nhiệt phân), năng lượng quang tử (quang điện phân) và quang phân sinh học sử dụng vi sinh vật; (58,61) Các khía cạnh này và các đặc điểm khác được tóm tắt trong Bảng 2.
Bảng 2. Tóm tắt các công nghệ sản xuất hydro từ nước
2.2.1.1. Điện phân
Điện phân là một trong những cách đơn giản nhất để sản xuất hydro từ nước. Nó có thể được tóm tắt là sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học dưới dạng hydro và oxy dưới dạng sản phẩm phụ với hai phản ứng trong mỗi điện cực: cực dương và cực âm. (58,62)
Các công nghệ khác nhau có sẵn để điện phân nước, bao gồm điện phân nước kiềm, điện phân oxit rắn và điện phân màng trao đổi proton. (63,64) Điện phân nước kiềm đòi hỏi một bộ tách khí để ngăn hỗn hợp các sản phẩm khí. Nó sử dụng dung dịch kiềm đậm đặc làm chất điện phân và các điện cực dựa trên kim loại không quý (ví dụ: niken). Điện phân màng trao đổi proton sử dụng màng polymer ẩm làm chất điện phân và kim loại quý làm chất điện xúc tác, chẳng hạn như bạch kim hoặc oxit iridi. Nhiệt độ hoạt động dao động từ 50 đến 80 ° C và áp suất hoạt động có thể được thiết lập lên đến 30 bar cho cả hai công nghệ. Ngược lại, điện phân oxit rắn chuyển đổi nước thành hydro và oxy ở nhiệt độ cao (700–900 °C), làm tăng nhu cầu nhiệt. Do đó, điện phân nước kiềm và điện phân màng trao đổi proton là những công nghệ hứa hẹn hơn để thực hiện ở quy mô lớn do chi phí đầu tư thấp hơn và tuổi thọ của thiết bị cao hơn. (63) Điện phân nước được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo (ví dụ: gió, sóng biển và sinh khối (27)) dự kiến sẽ cho phép mở rộng quy mô sản xuất hydro (độ tinh khiết cao 99,9%) với lượng khí thải CO2 bằng không, cho phép sản xuất hydro tại chỗ mà không cần vận chuyển. (64) Tuy nhiên, chi phí H2 được tạo ra bằng điện phân vẫn cao hơn đáng kể so với chi phí được sản xuất bởi nhiên liệu hóa thạch. (65)
2.2.1.2. Nhiệt phân
Nhiệt phân là một quá trình tách nước nhiệt hóa dựa trên sự phân hủy nước thành hydro và oxy bằng cách nung nóng ở nhiệt độ cao. Mặc dù quá trình này ngụ ý một quy trình dễ dàng, việc phân hủy nước đòi hỏi nhiệt độ trên 2500 ° C. (60,66) Quá trình nhiệt phân có thể đảo ngược, và do đó, một trong những thách thức chính trong ứng dụng là tách hydro và oxy được sản xuất vì sự tái kết hợp của các sản phẩm khí có thể gây ra hỗn hợp nổ. (67) Thách thức khác là sự sẵn có của vật liệu, có thể chịu được nhiệt độ mong muốn.
Chống lại nhiệt phân, các chu trình tách nước nhiệt hóa tiến hành ở nhiệt độ hoạt động tối đa thấp hơn (thường dưới 1000 ° C) và tạo ra cả H2 và O2 theo các bước riêng biệt, do đó tránh sự tái tổ hợp của chúng và bỏ qua nhu cầu tách khí ở nhiệt độ cao và tốn kém ở hạ lưu. (66) Tăng số chu kỳ làm giảm nhiệt độ cần thiết để tách nước nhưng làm phức tạp quy trình thí nghiệm. Các chu trình nhiệt hóa để tách nước có thể được chia thành các chu kỳ với điều kiện hoạt động nhẹ và nhiệt độ cao. (68) Mặc dù chu trình nhiệt hóa iốt lưu huỳnh đòi hỏi nhiệt độ cao, nhưng nó được coi là chu trình hứa hẹn nhất, đó là lý do tại sao nó được nghiên cứu nhiều nhất trong tài liệu. Ngược lại, các chu kỳ nhiệt độ thấp được báo cáo nhiều hơn là chu trình clo đồng (Cu-Cl) và magiê clorua (Mg-Cl). (68,69) Những tiến bộ gần đây trong các công nghệ này tập trung vào việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, hoặc các nguồn năng lượng nhiên liệu phi hóa thạch, như năng lượng hạt nhân. (58,70)
2.2.1.3. Quang điện phân
Quá trình tách nước bằng quang điện phân giống như điện phân nhưng tích hợp quá trình này với sự hấp thụ năng lượng mặt trời trong một đơn vị duy nhất, do đó góp phần vào sự bền vững của việc cung cấp năng lượng. Bên cạnh năng lượng mặt trời, quá trình này cũng cần được hỗ trợ bằng điện; Do đó, năng lượng quang tử và điện được chuyển đổi thành năng lượng hóa học dưới dạng hydro. (55) Quang điện phân nước có thể đạt được bằng cách hấp thụ các photon có năng lượng lớn hơn khoảng trống dải của quang điện cực bán dẫn, tạo ra các lỗ và electron trong các tế bào quang điện hóa. (71) Chất bán dẫn (ví dụ, TiO2) sử dụng các photon có năng lượng lớn hơn khe hở băng tần bán dẫn để tạo ra các cặp lỗ điện tử được phân tách bởi điện trường, đi qua chất điện phân. (19) Hiệu suất của hệ thống này nằm ở loại vật liệu hấp thụ photon, tính chất bề mặt, cấu trúc tinh thể, khả năng chống ăn mòn và phản ứng. (55)
2.2.1.4. Quang phân sinh học
Quang phân sinh học là một quá trình sinh hóa dựa trên quang tử để sản xuất hydro từ nước. (19) Trong quang phân sinh học trực tiếp, một phân tử nước được phân tách thành các ion oxy và hydro thông qua quang hợp bằng cách sử dụng hoạt động xúc tác của enzyme hydrogenase trong điều kiện yếm khí (72) của vi sinh vật, chẳng hạn như vi tảo xanh hoặc vi khuẩn lam. (18,61) Một ưu điểm của quá trình này là hydro có thể được sản xuất từ nước trong môi trường nước ở điều kiện môi trường xung quanh. Nó có thể được coi là một phương pháp bền vững về môi trường và khả thi về mặt kinh tế từ cả quan điểm sử dụng nước và CO2. (18,24) Hiện tại, với năng suất hydro thấp, công nghệ này đòi hỏi một diện tích bề mặt đáng kể để thu thập đủ ánh sáng mặt trời. (60,73) Ngược lại, trong quá trình quang phân sinh học gián tiếp, carbohydrate được tích lũy trong giai đoạn cố định carbon dioxide, tạo ra oxy. Hydro được sản xuất trong giai đoạn tiếp theo, trong đó các chất nền được sản xuất trong giai đoạn đầu tiên được sử dụng làm nguồn carbon, (72) do đó làm giảm sự cần thiết phải bổ sung chất dinh dưỡng vào môi trường.
2.2.2. Sản xuất hydro từ sinh khối
Sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo của năng lượng sơ cấp có nguồn gốc từ thực vật và nguyên liệu động vật, (24) như tàn dư rừng, cây trồng, chất thải rắn đô thị, vi tảo hoặc phụ phẩm động vật, (74,75) được coi là tài nguyên tiềm năng của nhiên liệu và nguyên liệu hóa học. Sản xuất hydro là khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế từ sinh khối và chất thải còn sót lại, dựa trên công nghệ và điều kiện kinh tế hiện có ở nhiều nước phát triển. (76) Nó đã được tuyên bố rằng sinh khối sẽ đáp ứng nhu cầu năng lượng hơn 25% vào năm 2050. (57) Trái ngược với nhiên liệu hóa thạch, các quá trình sinh khối thành năng lượng làm giảm lượng khí thải CO2 và hấp thụ CO2 từ môi trường tự nhiên, (77) dẫn đến kịch bản phát thải carbon trung tính. Có hai quá trình chính để chuyển đổi sinh khối thành hydro, đó là sinh học và nhiệt hóa. Quá trình nhiệt hóa thường nhanh hơn nhiều so với quá trình sinh học và mang lại năng suất hydro cao hơn. (18) Bảng 3 tóm tắt các công nghệ chính cho cả hai quy trình, sẽ được phát triển sau đó, cùng với loại sinh khối được sử dụng, điều kiện hoạt động và sự trưởng thành công nghệ của chúng.
2.2.2.1. Quá trình sinh học
Do sự chú ý ngày càng tăng đối với phát triển bền vững và giảm thiểu chất thải, hydro thu được từ nghiên cứu quá trình sinh học đã tăng đáng kể trong những năm gần đây. Các quá trình sinh học chính được sử dụng để sản xuất hydro bao gồm sản xuất hydro lên men tối và quá trình lên men quang. (60,78)
Đối với các quá trình lên men tối, vi khuẩn kỵ khí được sử dụng trên các chất nền giàu carbohydrate, thiếu ánh sáng và trong điều kiện thiếu oxy, tạo ra sinh khối ban đầu trong H2, axit hữu cơ và CO2. (15,18,79) Bởi vì ánh sáng là không cần thiết, nó có thể tạo ra hydro bất cứ lúc nào. Sản xuất hydro sinh học thông qua quá trình lên men tối xảy ra thông qua các phản ứng sinh hóa sử dụng enzyme ở nhiệt độ và áp suất môi trường xung quanh. (78,79) Mặc dù năng suất hydro có liên quan chặt chẽ đến loại chất nền, quá trình cấy và điều kiện hoạt động (ví dụ: nhiệt độ, pH, v.v.), con đường quá trình trao đổi chất hạn chế năng suất hydro tối đa. Ví dụ, tính khả thi cân bằng hóa học mang lại 12 mol hydro trên mỗi phân tử glucose, nhưng do kết quả của quan điểm nhiệt động lực học của chuyển hóa glucose, chỉ có 4 mol hydro được tạo ra trong quá trình lên men tối acetate. Do đó, những tiến bộ khác nhau đã được báo cáo trong tài liệu, chẳng hạn như kỹ thuật cố định (78) hoặc sử dụng các hạt nano ion và oxit kim loại để tối đa hóa sản xuất hydro. (80)
Ngược lại, trong quá trình lên men quang hóa, trong điều kiện yếm khí, vi khuẩn quang hợp sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng và đồng hóa các phân tử hữu cơ nhỏ có trong sinh khối, thu được H2 và CO2 làm sản phẩm phụ, cho phép sản xuất hydro từ nhiều loại chất nền. (80,81) Để đảm bảo sản xuất hydro hiệu quả bằng cách lên men quang học, kiểm soát chặt chẽ các điều kiện môi trường là bắt buộc. (82) Hiệu suất hydro lý thuyết cho quá trình lên men quang học cao, cùng với hiệu quả loại bỏ cao của nhu cầu oxy hóa học, mặc dù khả năng kinh tế của sản xuất hydro bị hạn chế bởi quá trình chuyển hóa nitơ (enzyme tạo ra hydro trong quá trình cố định N2) và cường độ ánh sáng nhận được. (83) So sánh, năng suất hydro thường thấp hơn trong điều kiện tối khi so sánh với năng suất dưới ánh sáng mặt trời. (18)
2.2.2.2. Quá trình nhiệt hóa
Các quá trình nhiệt hóa là một số phương pháp hiệu quả hơn để sản xuất khí giàu hydro từ sinh khối. (84,85) Những công nghệ này chủ yếu liên quan đến nhiệt phân, khí hóa và hóa lỏng thủy nhiệt. (24,57,74) Chuyển đổi nhiệt hóa của sinh khối khô tương tự như chuyển đổi nhiệt hóa của nhiên liệu hóa thạch khi khí hóa và nhiệt phân được sử dụng. Cả hai công nghệ đều sản xuất CO và CH4, có thể được xử lý để tăng sản xuất hydro thông qua cải cách hơi nước và phản ứng dịch chuyển nước-khí. (18) Trong trường hợp sinh khối ướt, hydro phải thu được bằng cách kết hợp hóa lỏng thủy nhiệt với cải cách hơi nước.
Nhiệt phân được coi là điểm khởi đầu của tất cả các công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa vì nó liên quan đến tất cả các phản ứng hóa học để tạo thành rắn, lỏng và khí là sản phẩm chính có nồng độ oxy bằng không. (86) Trong những năm gần đây, nghiên cứu tiên tiến sử dụng sinh khối cho nhiên liệu lỏng đã được thực hiện, từ nhiệt phân, hóa lỏng thủy nhiệt, khí hóa và công nghệ sinh khối thành lỏng đến các quy trình nâng cấp. (75) Nhiệt phân sinh khối khô thường được thực hiện ở nhiệt độ từ 300 đến 1000 °C. (87,88) Các sản phẩm nhiệt phân sau khi phân hủy nhiệt bao gồm than sinh học, dầu sinh học và các khí không ngưng tụ, chẳng hạn như hydro, metan, oxit carbon và các hydrocarbon khí khác. Sản lượng sản phẩm phụ thuộc vào điều kiện hoạt động: khi nhiệt độ dưới 450 °C, sự hình thành than sinh học được ưa chuộng, trong khi dầu sinh học là sản phẩm chính ở 450–800 °C. (74) Về điều kiện hoạt động, nhiệt phân được chia thành nhiệt phân nhanh và nhiệt phân thông thường. Đối với sản xuất hydro, nhiệt phân nhanh, ngụ ý nhiệt độ cao và thời gian cư trú rất ngắn, được ưa thích vì sản phẩm chính để nhiệt phân thông thường là than củi. (57) Nhiệt phân nhanh đã được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần đây để sản xuất nhiên liệu lỏng vì nó mang lại lợi thế trong vận chuyển và lưu trữ và có chi phí đầu tư tương đối thấp và hiệu quả năng lượng cao so với các quy trình khác. Có các lò phản ứng nhiệt phân khác nhau được mô tả trong tài liệu, như giường cố định, tầng sôi, lò vi sóng hoặc lò phản ứng năng lượng mặt trời, có lợi thế là sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trong quá trình sưởi ấm. (13)
Mặc dù hầu hết các nghiên cứu liên quan đến nhiệt phân đều tập trung vào sản xuất nhiên liệu sinh học lỏng, hydro có thể được sản xuất trực tiếp ở thời gian và nhiệt độ cao theo sơ đồ phản ứng được tóm tắt trong EQ 9. (89)
Ngoài ra, metan và carbon monoxide hình thành có thể phản ứng với nước để tạo ra hydro bổ sung thông qua các phản ứng cải cách hơi nước và thay đổi khí-nước, tương ứng. Để tăng hydro được sản xuất, nhiệt phân xúc tác được đề xuất sử dụng kim loại (ví dụ: Ni hoặc kim loại kiềm) hoặc chất xúc tác phi kim loại (ví dụ: than hoạt tính). (90) Cả hai đều đã chứng minh khả năng tăng sản lượng hydro. Ngược lại, để nâng cao chất lượng của dầu sinh học được sản xuất, zeolit hoặc vật liệu cơ bản được ưu tiên, mà không cần kỹ thuật nâng cấp trước khi nâng cấp tốn kém. (91)
Khí hóa sinh khối là việc chuyển đổi sinh khối khô thành hỗn hợp khí dễ cháy ở nhiệt độ cao (800–900 °C) để tăng năng suất hydro. (18) Nó là một biến thể của nhiệt phân và do đó, dựa trên quá trình oxy hóa một phần. (60) Khi kết thúc quá trình khí hóa, sinh khối chủ yếu được chuyển đổi thành CO và H2 cùng với một số nước, CO2 và CH4. Khí hóa đòi hỏi các tác nhân oxy hóa, chẳng hạn như không khí, oxy hoặc hơi nước. (74,92) Công nghệ này cho phép thu được nhiên liệu sạch và linh hoạt hơn nhiều so với sinh khối ban đầu. (85) Bộ khí hóa có thể được chia thành hai, lò phản ứng tầng cố định hoặc tầng sôi. Ưu điểm chính của lò phản ứng tầng cố định là chúng có xu hướng tạo ra nồng độ bụi và hạt trong khí sản phẩm thấp hơn khi so sánh với lò phản ứng tầng sôi và vì chúng tương đối tiết kiệm chi phí hơn.
Ngược lại, lợi ích chính của việc sử dụng lò phản ứng tầng sôi nằm ở sự truyền nhiệt và khối lượng vượt trội giữa cả hai pha, rắn và khí, cho phép nhiệt độ đồng nhất và do đó, tăng cường chuyển đổi carbon và giảm sự hình thành hắc ín. (92,93) Để tối đa hóa sản xuất khí tổng hợp, khí hóa sinh khối xúc tác cũng được báo cáo trong tài liệu. Thêm chất xúc tác trong quá trình khí hóa sẽ thúc đẩy phản ứng nứt và giảm năng lượng kích hoạt, do đó làm giảm mức tiêu thụ năng lượng. Có nhiều loại chất xúc tác khác nhau được sử dụng cho mục đích này, bao gồm kim loại quý, chất xúc tác kim loại khoáng hoặc kiềm, nổi bật so với tất cả các chất xúc tác dựa trên Ni với giá cả và hoạt tính cao, là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi để khí hóa xúc tác sinh khối. (94)
Hóa lỏng thủy nhiệt của sinh khối ướt thường được vận hành ở nhiệt độ vừa phải (250–370 °C) và áp suất cao (4–22 MPa) để phá vỡ cấu trúc polymer của sinh khối. (74,92) Sản phẩm chính trong suốt quá trình này là dầu thô sinh học lỏng cùng với dòng khí, pha nước và sản phẩm phụ dư lượng rắn. (95) Pha nước có thể được tuần hoàn về đơn vị thủy nhiệt để nâng cao năng suất dầu sinh học. Hơn nữa, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp giàu hydro từ cải cách hơi nước. Cơ chế hóa lỏng thủy nhiệt có thể được chia thành ba bước chính: khử trùng hợp sinh khối, tiếp theo là phân hủy trong monome và tái tổ hợp và tái trùng hợp các mảnh phản ứng. Hóa học phản ứng trong quá trình chuyển đổi sinh khối thành các sản phẩm lỏng là cồng kềnh do hỗn hợp phức tạp của carbohydrate, lignin, protein và lipid có trong sinh khối ban đầu. (75) Lò phản ứng có thể theo lô hoặc liên tục. Mặc dù các lò phản ứng liên tục cho chuyển đổi nguyên liệu cao hơn, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào điều kiện hàng loạt. (96)
Hơn nữa, lựa chọn chất xúc tác đóng một vai trò quan trọng trong việc tối đa hóa sản lượng dầu sinh học và giảm nhiệt độ và áp suất cần thiết cho quá trình này. Có các chất xúc tác kiềm, axit, kim loại và khoáng chất mà sự lựa chọn phụ thuộc vào chất nền được sử dụng. Ví dụ, đối với chất nền lignocellulosic và vi tảo, chất xúc tác kiềm được ưa thích, trong khi đối với rượu, zeolit hoặc chất xúc tác axit là lựa chọn tốt nhất. (97) So với nhiệt phân, ưu điểm chính của hóa lỏng thủy nhiệt là hiệu suất năng lượng cao hơn, nhiệt độ hoạt động thấp hơn và năng suất hắc ín thấp hơn. (75)
Dầu sinh học được sản xuất từ hóa lỏng thủy nhiệt và nhiệt phân có thể được xử lý để tăng sản xuất hydro. Nó là một sản phẩm lỏng có mật độ năng lượng lớn hơn sinh khối ban đầu. Nó chủ yếu bao gồm các loại hợp chất oxy hóa khác nhau, chẳng hạn như axit, ketone, aldehyd và phenol, trong số những loại khác. (74,75,98) Thành phần phức tạp này phụ thuộc vào thành phần của sinh khối ban đầu, (99.100) và nó chịu trách nhiệm cho nhiều đặc tính bất lợi của dầu sinh học, giá trị gia nhiệt thấp, ăn mòn hoặc không thể trộn lẫn với các nhiên liệu khác, khiến nó được coi là nhiên liệu chất lượng thấp. (100−102) Dầu sinh học có thể được tách thành hai phần khác nhau: một phần hữu cơ và phần còn lại là nước. (103) Trong khi phần hữu cơ bao gồm các hợp chất không phân cực và do đó, có thể được nâng cấp bằng cách thủy xử lý để thu được nhiên liệu, pha nước có giá trị thấp và chứa chủ yếu là nước nhưng cũng có một số hợp chất hữu cơ oxy hóa với nồng độ từ 15 đến 60% trọng lượng. (104) Do đó, nó có thể được đánh giá lại bằng cách sản xuất thêm hydro thông qua quá trình cải cách xúc tác. (10) Tuy nhiên, sản lượng hydro thu được sau quá trình này bị ảnh hưởng bởi các giới hạn nhiệt động lực học của phản ứng dịch chuyển nước-khí và các phản ứng thứ cấp khác, chẳng hạn như metan và luyện cốc, làm giảm sản xuất hydro. (105) Do đó, việc thiết kế các chất xúc tác phù hợp có tầm quan trọng đáng kể để đạt được hoạt tính cao, tính chọn lọc cao đối với hydro và khử hoạt tính thấp (chủ yếu là kết quả của quá trình lắng đọng than cốc). Hơn nữa, chất xúc tác đảm nhận trách nhiệm bẻ khóa không chỉ liên kết C – C và C – H mà còn cả liên kết O–H. Theo nghĩa này, các chất xúc tác dựa trên kim loại quý đã được mô tả là chất xúc tác hoạt động và ổn định, nhưng giá của chúng cực kỳ cao, trong khi các kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn như chất xúc tác dựa trên Ni và Co, có chi phí thấp hơn và đã chứng minh hoạt động phù hợp trong cải cách hơi nước, đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đang chú ý nhiều hơn đến chúng trong những năm gần đây. (20.105−107)
3. Phân tích so sánh: Nước so với sinh khối
Bảng 4 tóm tắt những ưu điểm, hạn chế chính, hiệu quả năng lượng, năng suất hydro và chi phí vận hành của các công nghệ hydro dựa trên tài nguyên tái tạo. Nhìn chung, sản xuất hydro từ công nghệ nước có tiềm năng đạt được năng suất hydro cao, trong khi hiệu quả năng lượng rất thấp để cạnh tranh kinh tế với các công nghệ khác. Cụ thể, nhiệt phân, quang điện phân và quang phân sinh học có hiệu suất năng lượng rất thấp và hiệu quả chi phí thấp. Hiệu suất năng lượng tương đối cao đối với điện phân nước, nhưng hiệu quả chi phí là thấp nhất đối với các công nghệ sản xuất hydro dựa trên nước. Do đó, để giảm nhu cầu năng lượng, các nhà nghiên cứu đang tập trung sự chú ý của họ vào việc kết hợp các công nghệ này với năng lượng tái tạo, giảm yêu cầu năng lượng và phát triển các chất xúc tác phù hợp để làm cho chúng cạnh tranh về mặt kinh tế.
Ngược lại, khi sinh khối được sử dụng để sản xuất hydro, cụ thể hơn là trong các quá trình nhiệt hóa, hiệu quả năng lượng tăng lên cùng với chi phí vận hành cạnh tranh hơn. Phương pháp tiết kiệm năng lượng nhất là hóa lỏng sinh khối thủy nhiệt, cũng thể hiện hiệu suất năng lượng cao nhất, mặc dù năng suất hydro bị hạn chế vì sản phẩm chính là chất lỏng, đạt nồng độ hydro trong dòng khí khoảng 2-5%. Liên quan đến các công nghệ nhiệt hóa khác, khí hóa và cải cách hơi nước thu được sự cân bằng thích hợp giữa các thông số nghiên cứu. Trong khi khí hóa cho phép năng suất hydro cao hơn, hiệu quả năng lượng được ưa chuộng để cải cách hơi nước, trong khi hiệu quả chi phí là tương tự cho cả hai. Trong các quá trình sinh học, năng suất hydro vẫn thấp, mặc dù hiệu quả năng lượng cho quá trình lên men tối đạt hiệu quả năng lượng chấp nhận được. Giả định này có thể được phân biệt trong Hình 4, trong đó các giá trị chuẩn hóa từ Bảng 4 về năng suất hydro, hiệu quả năng lượng và hiệu quả chi phí xem xét giá trị tối đa cho mỗi tham số được biểu diễn cho cả công nghệ sản xuất hydro dựa trên nước và sinh khối. Do đó, để sản xuất hydro tái tạo, sự kết hợp giữa công nghệ sinh khối thành lỏng với cải cách hơi nước sẽ đóng một vai trò cơ bản trong hệ thống năng lượng trong tương lai gần.
Hình 4. So sánh xếp hạng chuẩn hóa của các công nghệ sản xuất hydro khác nhau từ (A) nước và (B) sinh khối.
Vấn đề chính với công nghệ sinh khối là đôi khi nó phải tuân theo sự sẵn có theo mùa (ví dụ: cây trồng hoặc tàn dư lâm nghiệp), nhưng vấn đề này ít quan trọng hơn khi sử dụng chất thải. Hơn nữa, sản xuất hydro từ chất thải sẽ đóng một vai trò quan trọng trong khuôn khổ kinh tế tuần hoàn, giảm sử dụng các nguồn chính và phát sinh chất thải, dẫn đến bảo tồn môi trường (kịch bản carbon trung tính) và đạt được lợi ích kinh tế xã hội. Bất kể công nghệ sản xuất hydro được sử dụng, không thể phủ nhận rằng tính bền vững của nó có liên quan đến việc kết hợp năng lượng bền vững trong quá trình sản xuất.
4. Hướng tới một hệ thống năng lượng hydro
Hydro sẽ đóng một vai trò thiết yếu trong môi trường năng lượng trong tương lai gần. Ngoài việc là nhiên liệu sạch, hydro hiệu quả hơn trung bình 1,33 lần so với nhiên liệu dầu mỏ. (113) Nó cũng có thể dễ dàng tích hợp bằng cách điều chỉnh hệ thống giao thông và năng lượng hiện có, do đó giảm ô nhiễm toàn cầu. (114−116) Mặc dù hydro không thải khí nhà kính khi được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng, tính bền vững của nó phụ thuộc vào độ sạch của con đường sản xuất hydro và năng lượng được sử dụng trong quá trình thu được. (114) Theo cách này, việc sản xuất hydro xanh phải được tổ chức bằng cách sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo (ví dụ: sinh khối và nước) cùng với các nguồn năng lượng bền vững, như sinh khối, hạt nhân, địa nhiệt, mặt trời hoặc gió, trong số các năng lượng khác. (117) Một vấn đề liên quan đến các nguồn năng lượng tái tạo, ngoài sự gián đoạn trong sản xuất năng lượng, là khó lưu trữ điện được sản xuất khả thi vì việc lưu trữ thông qua pin không phải là một lựa chọn khả thi do công suất hạn chế trong công nghệ hiện tại, mặc dù nhiều nghiên cứu đang nghiên cứu về nó. (113) Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sản xuất hydro xanh có thể được lưu trữ và sử dụng bất cứ lúc nào. Mặc dù hydro thích hợp cho quá trình đốt cháy không ngọn lửa và được sử dụng trực tiếp trong động cơ đốt trong, sự phát triển công nghệ hydro trên toàn thế giới chủ yếu tập trung vào công nghệ pin nhiên liệu.
Tính khả thi kinh tế của sản xuất hydro và an ninh cung cấp năng lượng là những thách thức chính để đạt được cái gọi là nền kinh tế hydro, đó là lý do tại sao vấn đề này đã được đưa vào các chương trình chính trị. (1.114.118) Cụm từ "nền kinh tế hydro" lần đầu tiên được đề xuất trong thế kỷ 20 vừa qua (119.120) và liên quan đến ý tưởng về một hệ thống trong đó hydro là chất mang năng lượng chính. Mục tiêu chính là sản xuất hydro ở quy mô lớn bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng sẵn có để thay thế nền kinh tế năng lượng hiện tại dựa trên nhiên liệu hóa thạch. (116) Thiết lập nền kinh tế hydro có liên quan đến việc đồng thời giải quyết vấn đề sản xuất, lưu trữ, vận chuyển và phân phối hydro, hỗ trợ các chính sách chiến lược. (121) Về vấn đề này, chiến lược của các quá trình ra quyết định chính sách ở châu Âu đang đóng vai trò chính đối với hydro làm nhiên liệu để đạt được các mục tiêu hành động khí hậu dẫn đến kịch bản trung hòa carbon vào năm 2050. (118) Hơn nữa, trong khuôn khổ chiến lược hydro mới cho một châu Âu trung hòa khí hậu, việc triển khai hydro có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc phục hồi sau những hậu quả kinh tế xã hội gây tổn hại của tình trạng khẩn cấp COVID-19 gần đây bằng cách tạo ra tăng trưởng và việc làm bền vững. (122) Nói tóm lại, tầm quan trọng của nền kinh tế hydro nằm ở khả năng đạt được một xã hội không phát thải carbon, hỗ trợ các mối quan tâm về sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu, đồng thời cung cấp các giải pháp thay thế bền vững.
5. Thách thức và quan điểm
Do những tác động môi trường với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất hydro, việc sử dụng chúng phải giảm; Tuy nhiên, mặc dù nhiều nghiên cứu tập trung vào việc thu được hydro xanh, sản xuất của nó vẫn còn lâu mới cạnh tranh. Do đó, trên cơ sở những gì được báo cáo trong tài liệu, một số thách thức vẫn phải được nghiên cứu thêm: (1) Do hydro không ở dạng tự do trong tự nhiên và phải được sản xuất, việc phát triển các phương pháp sản xuất mới giúp giảm tiêu thụ năng lượng và cho phép sản xuất ở quy mô lớn là bắt buộc. Hơn nữa, nên sử dụng nước làm nguyên liệu để giảm tác động môi trường vì không có khí thải CO2 được tạo ra. (2) Hydro ở điều kiện môi trường xung quanh là một chất khí, và do đó, nó có mật độ thể tích thấp. Nó đòi hỏi một khối lượng cao hơn 3000 lần so với các nhiên liệu lỏng khác để tạo ra cùng một lượng năng lượng. Hơn nữa, khối lượng hydro phải được giảm để dễ dàng lưu trữ và vận chuyển. (3) Tính dễ cháy của hydro cao hơn các nhiên liệu khác, do đó đặt ra câu hỏi về tính an toàn của nó. Hơn nữa, nó là một loại khí gây ngạt; Do đó, nó có thể dẫn đến nghẹt thở do giảm nồng độ oxy trong không khí. Qua đó, một số biện pháp phòng ngừa và an ninh nhất định cần được xem xét để lưu trữ hoặc xử lý nó một cách an toàn và hiệu quả. (4) Một khi hydro có sẵn để sử dụng cuối cùng, ứng dụng năng lượng cho sản xuất nhiệt hoặc điện phải được tiếp cận hiệu quả nhất có thể. (5) Quá trình sản xuất hydro chịu chi phí sản xuất không phải là nguồn tự nhiên, khiến giá thành của nó cao gấp 3 lần nhiên liệu hóa thạch. Cũng phải tính đến việc lưu trữ có thể làm tăng chi phí hơn nữa, chủ yếu nếu được thực hiện theo các công nghệ áp suất cao.
Mặc dù lợi ích môi trường không thể phủ nhận của việc sử dụng hydro bền vững để sản xuất năng lượng, các chiến lược năng lượng hydro nên được áp dụng để làm cho hydro trở thành một giải pháp thay thế cạnh tranh cho nhiên liệu hóa thạch. Cần nghiên cứu thêm để đạt được những cải tiến công nghệ mới trong sản xuất, lưu trữ và sử dụng hydro. Hiệu quả năng lượng sẽ không phải là yếu tố duy nhất quyết định sự thành công hay thất bại của mỗi công nghệ; Các thông số khác, chẳng hạn như chi phí, độ ổn định hoặc yếu tố môi trường sẽ đóng một vai trò quan trọng. Một rào cản khác phải được xem xét khi đề cập đến năng lượng hydro là sự chấp nhận của xã hội. Ở một số khu vực, hydro được coi là một loại khí nguy hiểm và dễ nổ, ảnh hưởng đến danh tiếng của nó, đặc biệt là ở những khu vực không có cơ sở hạ tầng hydro hoặc chưa có ứng dụng công nghiệp nào được phát triển. Tuy nhiên, khi những cải tiến trong tương lai về công nghệ hydro xanh được mong đợi, chúng có thể tăng cường các lựa chọn hydro tái tạo và làm dịu vị thế xã hội. (123)
6. Kết luận
Mặc dù hydro được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng, nhưng nó là năng lượng không phát thải khi sử dụng cuối cùng; Tính bền vững của nó được dành cho quá trình thu được và nguồn năng lượng được sử dụng trong quá trình sản xuất. Nghiên cứu này xem xét các công nghệ sản xuất hydro khác nhau có sẵn bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc tài nguyên tái tạo, chẳng hạn như sinh khối và nước. Hiện tại, hầu hết hydro được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch vì chi phí sản xuất tương quan với giá nhiên liệu, vẫn ở mức chấp nhận được. Cụ thể hơn, nó chủ yếu được sản xuất từ quá trình cải cách hơi nước của hydrocarbon nhẹ, dẫn đến phát thải khí nhà kính. Chiến lược năng lượng của Liên minh châu Âu tập trung vào việc giảm lượng khí thải carbon, đó là lý do tại sao những phát triển đáng kể trong công nghệ sản xuất hydro từ các nguồn tái tạo, như sinh khối và nước, đang diễn ra. Sự đa dạng của các nguyên liệu tái tạo mà từ đó hydro có thể được sản xuất có thể cho phép mọi khu vực trên thế giới có thể sản xuất nhiều năng lượng của riêng mình, miễn là các khu vực này có quyền truy cập vào các phương tiện thích hợp để thực hiện quá trình chuyển đổi. Trên cơ sở phân tích so sánh, các công nghệ dựa trên sinh khối cho phép năng suất hydro tương tự như các công nghệ thu được bằng công nghệ gốc nước nhưng có hiệu quả năng lượng cao hơn và chi phí vận hành thấp hơn. Do đó, nguyên liệu tái tạo và các nguồn năng lượng bền vững để sản xuất hydro, thay thế nhiên liệu hóa thạch thông thường và hệ thống điện hiện tại, sẽ giúp đạt được cái gọi là nền kinh tế hydro nhưng không phải không phải đối mặt với các rào cản về công nghệ, khoa học, kinh tế và xã hội.
Thông tin tác giả
Tác giả tương ứng
Pedro J. Megía - Nhóm Kỹ thuật Hóa học và Môi trường, Trường Khoa học và Công nghệ Thực nghiệm (ESCET), Đại học Rey Juan Carlos, 28933 Móstoles, Tây Ban Nha; Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7218-1275; Thư điện tử: pedro.megia@urjc.es
Tác giả
Arturo J. Vizcaíno - Nhóm Kỹ thuật Hóa học và Môi trường, Trường Khoa học và Công nghệ Thực nghiệm (ESCET), Đại học Rey Juan Carlos, 28933 Móstoles, Tây Ban Nha
José A. Calles - Nhóm Kỹ thuật Hóa học và Môi trường, Trường Khoa học và Công nghệ Thực nghiệm (ESCET), Đại học Rey Juan Carlos, 28933 Móstoles, Tây Ban Nha
Alicia Carrero - Nhóm Kỹ thuật Hóa học và Môi trường, Trường Khoa học và Công nghệ Thực nghiệm (ESCET), Đại học Rey Juan Carlos, 28933 Móstoles, Tây Ban Nha
Ghi chú
Các tác giả tuyên bố không có lợi ích tài chính cạnh tranh.
Tiểu sử
Pedro J. Megía
Pedro J. Megía nhận bằng tiến sĩ về kỹ thuật hóa học vào năm 2020. Hiện tại, ông là giáo sư thỉnh giảng tại Khoa Công nghệ Hóa học và Môi trường của Đại học Rey Juan Carlos. Nghiên cứu của ông tập trung vào việc sản xuất hydro tái tạo từ các chất lỏng có nguồn gốc sinh khối bằng cách sử dụng các chất xúc tác mesoporous hỗ trợ kim loại.
Arturo J. Vizcaíno
Arturo J. Vizcaíno lấy bằng tiến sĩ kỹ thuật hóa học năm 2007 tại Đại học Rey Juan Carlos (Tây Ban Nha), nơi ông hiện là phó giáo sư kỹ thuật hóa học. Mối quan tâm nghiên cứu của ông bao gồm sản xuất hydro từ các nguồn tài nguyên tái tạo trong các lò phản ứng màng và sản xuất nhiên liệu sinh học bằng tổng hợp Fischer-Tropsch.
Jose A. Calles
José A. Calles là giáo sư chính thức về kỹ thuật hóa học tại Đại học Rey Juan Carlos (Tây Ban Nha). Mối quan tâm nghiên cứu của ông là các chất xúc tác không đồng nhất và phân tách bằng màng, cả hai đều được áp dụng cho sản xuất hydro bằng cách cải cách hơi nước và tách hydro trong các lò phản ứng màng. Ông đã xuất bản 61 bài báo với chỉ số h-index là 26.
Alicia Carrero
Alicia Carrero là giáo sư chính thức về kỹ thuật hóa học tại Đại học Rey Juan Carlos (Tây Ban Nha), Cô đang nghiên cứu về sản xuất hydro thông qua cải cách hơi nước của các hợp chất có nguồn gốc sinh khối từ năm 2006. Cô đã xuất bản 63 bài báo về xúc tác không đồng nhất với chỉ số h là 25.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Chính quyền khu vực Comunidad de Madrid (Dự án S2018 / EMT-4344) và Bộ Kinh tế và Năng lực cạnh tranh Tây Ban Nha (Dự án ENE2017-83696-R).
Tham khảo
Bài viết này tham khảo 123 ấn phẩm khác.
1. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Triển vọng Năng lượng Thế giới 2019─Phân tích; IEA: Paris, Pháp, 2019. [Crossref], Học giả Google
2. Brockway, P. E.; Owen, A.; Thương hiệu-Correa, L. I.; Hardt, L. Ước tính lợi tức đầu tư năng lượng giai đoạn cuối toàn cầu cho nhiên liệu hóa thạch so sánh với các nguồn năng lượng tái tạo. Nat. Energy 2019, 4 (7), 612– 621, doi: 10.1038/s41560-019-0425-z [Crossref], [CAS], Google Scholar
3. Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA). Triển vọng Năng lượng Quốc tế 2019 (IEO2019); ĐTM: Washington, D.C., 2019.Học giả Google
4. Shindell, D.; Smith, CJ Lợi ích về khí hậu và chất lượng không khí của việc loại bỏ nhiên liệu hóa thạch thực tế. Thiên nhiên 2019, 573 (7774), 408– 411, doi: 10.1038/s41586-019-1554-z [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
5. Uddin, K. Năng lượng hạt nhân, môi trường và an toàn công cộng: Chính trị Bắc-Nam. Chiến lược. Kế hoạch. Môi trường năng lượng. 2019, 38 (4), 31– 41, doi: 10.1080/10485236.2019.12054410 [crossref], Google Scholar
6. Thorbecke, W. Giá dầu ảnh hưởng đến nền kinh tế Đông và Đông Nam Á như thế nào: Bằng chứng từ thị trường tài chính và ý nghĩa đối với an ninh năng lượng. Chính sách năng lượng 2019, 128, 628– 638, doi: 10.1016/j.enpol.2019.01.044 [crossref], Google Scholar
7. Bianco, V.; Cascetta, F.; Marino, A.; Nardini, S. Hiểu về mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon ở châu Âu: Tập trung vào các vấn đề bất bình đẳng. Năng lượng 2019, 170, 120– 130, doi: 10.1016/j.energy.2018.12.120 [Crossref], Google Scholar
8. Pereira, G. I.; da Silva, P. P. Quản trị hiệu quả năng lượng trong EU-28: Phân tích các khía cạnh thể chế, con người, tài chính và chính trị. Hiệu quả năng lượng. 2017, 10 (5), 1279– 1297, doi: 10.1007/s12053-017-9520-9 [Crossref], Google Scholar
9. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Triển vọng Năng lượng Thế giới 2020; IEA: Paris, Pháp, 2020. [Crossref], Học giả Google
10. Megía, P. J.; Carrero, A.; Calles, J. A.; Vizcaíno, A. J. Sản xuất hydro từ cải cách hơi nước của axit axetic như một hợp chất mô hình của phần nước của vi tảo HTL sử dụng chất xúc tác Co-M / SBA-15 (M: Cu, Ag, Ce, Cr). Chất xúc tác 2019, 9 (12), 1013, DOI: 10.3390/catal9121013 [Crossref], [CAS], Google Scholar
11. Gutiérrez Ortiz, F. J.; Kruse, A.; Ramos, F.; Ollero, P. Định giá năng lượng tích hợp của chất thải rắn đô thị từ chối một phần thành nhiên liệu sinh học. Trò chuyện năng lượng. Điều khiển. 2019, 180, 1167– 1184, doi: 10.1016/j.enconman.2018.10.085 [Crossref], [CAS], Google Scholar
12. García Vera, Y. E.; Dufo-López, R.; Bernal-Agustín, JL Quản lý năng lượng trong lưới điện siêu nhỏ với các nguồn năng lượng tái tạo: Đánh giá tài liệu. Appl. Sci. 2019, 9 (18), 3854, doi: 10.3390/app9183854 [crossref], Google Scholar
13. Guedes, R. E.; Luna, A. S.; Torres, A. R. Các thông số vận hành để sản xuất dầu sinh học trong nhiệt phân sinh khối: Đánh giá. J. Hậu môn. Appl. Nhiệt phân 2018, 129, 134– 149, DOI: 10.1016/j.jaap.2017.11.019 [Crossref], [CAS], Google Scholar
14. Abdalla, A. M.; Hossain, S.; Nisfindy, O. B.; Azad, A. T.; Dawood, M.; Azad, A. K. Sản xuất, lưu trữ, vận chuyển hydro và những thách thức chính với các ứng dụng: Đánh giá. Trò chuyện năng lượng. Điều khiển. 2018, 165, 602– 627, doi: 10.1016/j.enconman.2018.03.088 [crossref], [CAS], Google Scholar
15. Acar, C.; Dincer, I. Xem xét và đánh giá các lựa chọn sản xuất hydro để có môi trường tốt hơn. J. Cleaner Prod. 2019, 218, 835– 849, doi: 10.1016/j.jclepro.2019.02.046 [Crossref], [CAS], Google Scholar
16. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Tương lai của hydro; IEA: Paris, Pháp, 2019. [Crossref], Học giả Google
17. Handwerker, M.; Wellnitz, J.; Marzbani, H. So sánh hệ thống truyền động hydro với xe điện chạy bằng pin và điều tra sản xuất hydro địa phương quy mô nhỏ sử dụng năng lượng tái tạo. Hydro 2021, 2 (1), 76– 100, DOI: 10.3390/hydrogen2010005 [crossref], Google Scholar
18. Abdin, Z.; Zafaranloo, A.; Rafiee, A.; Mérida, W.; Lipiński, W.; Khalilpour, K. R. Hydro như một vectơ năng lượng. Năng lượng tái tạo bền vững Rev. 2020, 120, 109620, doi: 10.1016/j.rser.2019.109620 [crossref], [CAS], Google Scholar
19. Dincer, I. Phương pháp xanh để sản xuất hydro. Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37 (2), 1954– 1971, doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.03.173 [crossref], [CAS], Google Scholar
20. Vizcaíno, A. J.; Carrero, A.; Calles, JA Sản xuất hydro từ ethanol sinh học. Trong sản xuất hydro: triển vọng và quy trình; Nhà xuất bản Khoa học Nova, Inc.: New York, 2012; trang 274– 294.Google Scholar
21. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Sản xuất và lưu trữ hydro: Ưu tiên và khoảng cách R&D; IEA: Paris, Pháp, 2006.Google Scholar
22. Ruocco, C.; Palma, V.; Ricca, A. Động học của cải cách hơi nước oxy hóa ethanol so với các chất xúc tác lưỡng kim được hỗ trợ trên CeO2–SiO2: một nghiên cứu so sánh. Đỉnh. Catal. 2019, 62 (5–6), 467– 478, doi: 10.1007/s11244-019-01173-2 [crossref], [CAS], Google Scholar
23. Vương, Y.; Vương, C.; Trần, M.; Đường, Z.; Yang, Z.; Hu, J.; Zhang, H. Sản xuất hydro từ ethanol cải cách hơi nước qua chất xúc tác Ni / Attapulgite ─ Phần I: Ảnh hưởng của hàm lượng niken. Quá trình nhiên liệu. Technol. 2019, 192, 227– 238, doi: 10.1016/j.fuproc.2019.04.031 [Crossref], [CAS], Google Scholar
24. Nikolaidis, P.; Poullikkas, A. Tổng quan so sánh các quy trình sản xuất hydro. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2017, 67, 597– 611, DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.044 [Crossref], [CAS], Google Scholar
25. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Lộ trình công nghệ: hydro và pin nhiên liệu; IEA: Paris, Pháp, 2015. [Crossref], Học giả Google
26. Iqbal, W.; Yumei, H.; Abbas, Q.; Hafeez, M.; Mohsin, M.; Fatima, A.; Jamali, M. A.; Jamali, M.; Siyal, A.; Sohail, N. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió để sản xuất hydro tái tạo ở tỉnh Sindh của Pakistan. Quy trình 2019, 7 (4), 196, DOI: 10.3390/pr7040196 [Crossref], [CAS], Google Scholar
27. Franzitta, V.; Curto, D.; Milone, D.; Trapanese, M. Tiết kiệm năng lượng trong giao thông công cộng sử dụng năng lượng tái tạo. Tính bền vững 2017, 9 (1), 106, DOI: 10.3390/su9010106 [Crossref], [CAS], Google Scholar
28. Boujjat, H.; Rodat, S.; Abanades, S. Đánh giá kinh tế kỹ thuật về khí hóa sinh khối hơi nước bằng năng lượng mặt trời để sản xuất hydro quy mô lớn. Quy trình 2021, 9 (3), 462, DOI: 10.3390/pr9030462 [Crossref], [CAS], Google Scholar
29. Trần, H. L.; Lee, H. M.; Trần, S. H.; Chao, Y.; Chang, M. B. Đánh giá về xúc tác plasma về cải cách hydrocarbon để sản xuất-tương tác, tích hợp và triển vọng hydro. Appl. Catal., B 2008, 85 (1–2), 1– 9, doi: 10.1016/j.apcatb.2008.06.021 [crossref], [CAS], Google Scholar
30. Lipman, T. E. Khoa học và Công nghệ sản xuất hydro. In Fuel Cells and Hydrogen Production: A Volume in the Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, ấn bản 2; Lipman, T. E., Weber, A. Z., biên tập; Mùa xuân: New York, 2019; các trang 783– 798, DOI: 10.1007/978-1-4939-7789-5_755 . [Crossref], Học giả Google
31. Barelli, L.; Bidini, G.; Gallorini, F.; Servili, S. Sản xuất hydro thông qua công nghệ màng và cải cách khí mêtan hơi nước tăng cường hấp thụ: Đánh giá. Năng lượng 2008, 33 (4), 554– 570, DOI: 10.1016/j.energy.2007.10.018 [Crossref], [CAS], Google Scholar
32. Amiri, T. Y.; Ghasemzageh, K.; Iulianelli, A. Lò phản ứng màng để sản xuất hydro bền vững thông qua cải cách hơi nước hydrocarbon: Đánh giá. Chem. Eng. Quy trình. 2020, 157, 108148, doi: 10.1016/j.cep.2020.108148 [crossref], [CAS], Google Scholar
33. Mbodji, M.; Bắt đầu, J. M.; Falk, L.; Di Marco, D.; Rossignol, F.; Prost, L.; Valentin, S.; Joly, R.; Del-Gallo, P. Tăng cường quá trình phản ứng cải cách metan hơi nước bằng cách sử dụng lò phản ứng millistructured : Thiết lập thử nghiệm và xác nhận mô hình để ước tính tốc độ phản ứng động học toàn cầu. Chem. Eng. J. 2012, 207–208, 871– 884, DOI: 10.1016/j.cej.2012.07.117 [Crossref], [CAS], Google Scholar
34. Dưa hấu, E.; Martino, M.; Palma, V. Một đánh giá ngắn về các chất xúc tác dựa trên Ni và các vấn đề kỹ thuật liên quan để cải cách hơi nước metan. Chất xúc tác 2020, 10 (3), 352, DOI: 10.3390/catal10030352 [Crossref], [CAS], Google Scholar
35. Chương trình R&D Khí nhà kính của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEAGHG). Đánh giá kinh tế kỹ thuật của nhà máy hydro độc lập (thương gia) dựa trên SMR với CCS; IEAGHG: Cheltenham, Vương quốc Anh, 2017; Báo cáo kỹ thuật 2017/2.Google Scholar
36. Hariharan, D.; Dương, R.; Chu, Y.; Gainey, B.; Mamalis, S.; Smith, R. E.; Lugo-Pimentel, M. A.; Castaldi, M. J.; Mang mang, R.; Davis, A.; Modroukas, D.; Lawler, B. Cải cách oxy hóa một phần xúc tác của dầu diesel, xăng và khí tự nhiên để sử dụng trong động cơ đốt ở nhiệt độ thấp. Nhiên liệu 2019, 246, 295– 307, doi: 10.1016/j.fuel.2019.02.003 [Crossref], [CAS], Google Scholar
37. Ma, R.; Xu, B.; Zhang, X. Oxy hóa một phần xúc tác (CPOX) của khí tự nhiên và hydrocarbon tái tạo / hydrocarbon oxy hóa ─ Một đánh giá. Catal. Hôm nay 2019, 338, 18– 30, doi: 10.1016/j.cattod.2019.06.025 [crossref], [CAS], Google Scholar
38. Arku, P.; Regmi, B.; Dutta, A. Đánh giá về quá trình oxy hóa một phần xúc tác của nhiên liệu hóa thạch và nhiên liệu sinh học: Những tiến bộ gần đây trong phát triển chất xúc tác và mô hình động học. Chem. Eng. Res. Des. 2018, 136, 385– 402, DOI: 10.1016/j.cherd.2018.05.044 [crossref], [CAS], Google Scholar
39. Batista da Silva, R.; Brandão, S. T.; Lucotti, A.; Tommasini, M. S.; Castiglioni, C.; Groppi, G.; Beretta, A. Con đường hóa học trong quá trình oxy hóa một phần và cải cách hơi nước của axit axetic trên chất xúc tác Rh-Al2O3. Catal. Hôm nay 2017, 289, 162– 172, doi: 10.1016/j.cattod.2016.08.018 [crossref], [CAS], Google Scholar
40. Pirez, C.; Fang, W.; Capron, M.; Paul, S.; Jobic, H.; Dumeignil, F.; Jalowiecki-Duhamel, L. Cải cách hơi nước, oxy hóa một phần và cải cách hơi nước oxy hóa để sản xuất hydro từ ethanol qua chất xúc tác oxyhydride dựa trên niken xeri. Appl. Catal., A 2016, 518, 78– 86, doi: 10.1016/j.apcata.2015.10.035 [crossref], [CAS], Google Scholar
41. Sawatmongkhon, B.; Theinnoi, K.; Vương Xương, T.; Haoharn, C.; Wongkhorsub, C.; Sukjit, E. Mô hình hóa sản xuất hydro từ quá trình oxy hóa một phần xúc tác của ethanol trên chất xúc tác được hỗ trợ bạch kim-rhodium. Nhiên liệu năng lượng 2021, 35 (5), 4404– 4417, doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c04125 [ACS Toàn văn ACS], [CAS], Google Scholar
42. Luneau, M.; Gianotti, E.; Meunier, F. C.; Mirodatos, C.; Puzenat, E.; Schuurman, Y.; Guilhaume, N. Cơ chế khử hoạt tính của Ni được hỗ trợ trên Mg-Al spinel trong quá trình cải cách tự động nhiệt của khí sinh học mô hình. Appl. Catal., B 2017, 203, 289– 299, doi: 10.1016/j.apcatb.2016.10.023 [crossref], [CAS], Google Scholar
43. Baruah, R.; Dixit, M.; Basarkar, P.; Parikh, D.; Bhargav, A. Những tiến bộ trong cải cách tự động ethanol. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2015, 51, 1345– 1353, doi: 10.1016/j.rser.2015.07.060 [Crossref], [CAS], Google Scholar
44. Tariq, R.; Maqbool, F.; Abbas, S. Z. Sản xuất hydro quy mô nhỏ thông qua cải cách nhiệt tự động trong lò phản ứng tầng đóng gói đoạn nhiệt: Nghiên cứu tham số và tối ưu hóa lò phản ứng thông qua phương pháp bề mặt đáp ứng. Máy tính. Chem. Eng. 2021, 145, 107192, DOI: 10.1016/j.compchemeng.2020.107192 [Crossref], [CAS], Google Scholar
45. Vương, S.; Đại, G.; Yang, H.; Luo, Z. Cơ chế nhiệt phân sinh khối lignocellulo: Một đánh giá hiện đại. Prog. Đốt cháy năng lượng. Khoa học 2017, 62, 33–86, doi: 10.1016/j.pecs.2017.05.004 [crossref], Google Scholar
46. Muradov, N. Z. Cách sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch mà không phát thải CO2. Quốc tế J. Năng lượng hydro 1993, 18 (3), 211– 215, DOI: 10.1016/0360-3199(93)90021-2 [Crossref], [CAS], Google Scholar
47. Schneider, S.; Bajohr, S.; Graf, F.; Kolb, T. Nhà nước của nghệ thuật sản xuất hydro thông qua nhiệt phân khí tự nhiên. ChemBioEng Rev. 2020, 7 (5), 150– 158, DOI: 10.1002/cben.202000014 [Crossref], [CAS], Google Scholar
48. Abbas, H. F.; Wan Daud, WMA Sản xuất hydro bằng cách phân hủy metan: Đánh giá. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35 (3), 1160– 1190, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2009.11.036 [crossref], [CAS], Google Scholar
49. Stańczyk, K.; Kapusta, K.; Wiatowski, M.; Świądrowski, J.; Smoliński, A.; Rogut, J.; Kotyrba, A. Mô phỏng thực nghiệm khí hóa dưới lòng đất than cứng để sản xuất hydro. Nhiên liệu 2012, 91 (1), 40–50, doi: 10.1016/j.fuel.2011.08.024 [Crossref], [CAS], Google Scholar
50. Sutardi, T.; Vương, L.; Karimi, N.; Paul, MC Sử dụng H2O và CO2 trong khí hóa hạt than với tác động của nhiệt độ và kích thước hạt. Nhiên liệu năng lượng 2020, 34 (10), 12841– 12852, doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c02280 [ACS Toàn văn ACS], [CAS], Google Scholar
51. Emami Taba, L.; Irfan, M. F.; Wan Daud, WAM ; Chakrabarti, M. H. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các thông số khác nhau trong than, sinh khối và khí hóa CO: một đánh giá. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2012, 16 (8), 5584– 5596, doi: 10.1016/j.rser.2012.06.015 [Crossref], [CAS], Google Scholar
52. Seyitoglu, S. S.; Dincer, I.; Kilicarslan, A. Phân tích năng lượng và thực hành sản xuất hydro bằng khí hóa than. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42 (4), 2592– 2600, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.08.228 [crossref], [CAS], Google Scholar
53. Stiegel, G. J.; Ramezan, M. Hydro từ khí hóa than: Con đường kinh tế đến một tương lai năng lượng bền vững. Quốc tế J. Coal Geol. 2006, 65 (3–4), 173–190, DOI: 10.1016/j.coal.2005.05.002 [Crossref], [CAS], Google Scholar
54. Mularski, J.; Pawlak-Kruczek, H.; Modlinski, N. Một đánh giá của các nghiên cứu gần đây về mô hình CFD của khí hóa than trong khí hóa dòng chảy bị cuốn vào, bao gồm devolatilization, phản ứng pha khí, phản ứng bề mặt, mô hình và động học. Nhiên liệu 2020, 271, 117620, doi: 10.1016/j.fuel.2020.117620 [crossref], [CAS], Google Scholar
55. Dincer, I.; Acar, C. Xem xét và đánh giá các phương pháp sản xuất hydro để có tính bền vững tốt hơn. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2015, 40 (34), 11094– 11111, doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.035 [Crossref], [CAS], Google Scholar
56. Acar, C.; Dincer, I. Đánh giá so sánh các phương pháp sản xuất hydro từ các nguồn tái tạo và không tái tạo. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39 (1), 1– 12, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.10.060 [Crossref], [CAS], Google Scholar
57. Hosseini, S. E.; Wahid, MA Sản xuất hydro từ các nguồn năng lượng tái tạo và bền vững: Người mang năng lượng xanh đầy hứa hẹn để phát triển sạch. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2016, 57, 850– 866, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.112 [crossref], [CAS], Google Scholar
58. Safari, F.; Dincer, tôi. Đánh giá và đánh giá so sánh các chu trình tách nước nhiệt hóa để sản xuất hydro. Trò chuyện năng lượng. Điều khiển. 2020, 205, 112182, doi: 10.1016/j.enconman.2019.112182 [crossref], [CAS], Google Scholar
59. Bolt, A.; Dincer, I.; Agelin-Chaab, M. Đánh giá các lựa chọn sản xuất hydro dựa trên nhôm-nước độc đáo. Nhiên liệu năng lượng 2021, 35 (2), 1024– 1040, doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c03674 [ACS Toàn văn ACS], [CAS], Google Scholar
60. Holladay, J. D.; Hu, J.; Vua, D. L.; Vương, Y. Tổng quan về công nghệ sản xuất hydro. Catal. Hôm nay 2009, 139 (4), 244– 260, doi: 10.1016/j.cattod.2008.08.039 [Crossref], [CAS], Google Scholar
61. Dincer, I.; Zamfirescu, C. Các lựa chọn sản xuất hydro bền vững và vai trò của IAHE. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2012, 37 (21), 16266– 16286, doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.02.133 [crossref], [CAS], Google Scholar
62. Schmidt, O.; Gambhir, A.; Staffell, I.; Diều hâu, A.; Nelson, J.; Ít, S. Chi phí và hiệu suất trong tương lai của điện phân nước: Một nghiên cứu gợi ý chuyên gia. Năng lượng hydro quốc tế J. 2017, 42 (52), 30470– 30492, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.10.045 [Crossref], [CAS], Google Scholar
63. Brauns, J.; Turek, T. Điện phân nước kiềm chạy bằng năng lượng tái tạo: Một đánh giá. Quy trình 2020, 8 (2), 248, DOI: 10.3390/pr8020248 [crossref], [CAS], Google Scholar
64. Chi, J.; Yu, H. điện phân nước dựa trên năng lượng tái tạo để sản xuất hydro. Cằm. J. Catal. 2018, 39 (3), 390– 394, doi: 10.1016/S1872-2067(17)62949-8 [Crossref], [CAS], Google Scholar
65. Jia, J.; Seitz, L. C.; Benck, J. D.; Hoắc, Y.; Trần, Y.; Ng, J. W. D.; Bilir, T.; Harris, J. S.; Jaramillo, TF Tách nước năng lượng mặt trời bằng quang điện-điện phân với hiệu suất năng lượng mặt trời thành hydro trên 30%. Nat. xã. 2016, 7, 13237, doi: 10.1038/ncomms13237 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
66. Abanades, S. oxit kim loại áp dụng cho tách nước nhiệt hóa để sản xuất hydro sử dụng năng lượng mặt trời tập trung. ChemEngineering 2019, 3 (3), 63, DOI: 10.3390/chemengineering3030063 [Crossref], [CAS], Google Scholar
67. Acar, C.; Bicer, Y.; Demir, M. E.; Dincer, I. Chuyển sang kỷ nguyên mới với sản xuất hydro dựa trên ánh sáng cho một xã hội không có carbon: Tổng quan. Năng lượng hydro quốc tế J. 2019, 44 (47), 25347– 25364, doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.08.010 [Crossref], [CAS], Google Scholar
68. Oruc, O.; Dincer, I. Đánh giá tiềm năng của chu trình tách nước nhiệt hóa: Cầu nối hướng tới sản xuất hydro sạch và bền vững. Nhiên liệu 2021, 286, 119325, DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119325 [Crossref], [CAS], Google Scholar
69. El-Emam, R. S.; Ozcan, H.; Zamfirescu, C. Cập nhật về các chu trình nhiệt hóa đầy hứa hẹn để sản xuất hydro sạch sử dụng năng lượng hạt nhân. J. Cleaner Prod. 2020, 262, 121424, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.121424 [Crossref], [CAS], Google Scholar
70. Rosen, M. A. Những tiến bộ trong sản xuất hydro bằng cách phân hủy nước nhiệt hóa: Một đánh giá. Năng lượng 2010, 35 (2), 1068– 1076, doi: 10.1016/j.energy.2009.06.018 [Crossref], [CAS], Google Scholar
71. Trần, Z.; Jaramillo, T. F.; Đức, T. G.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Forman, A. J.; Gaillard, N.; Vòng hoa, R.; Takanabe, K.; Heske, C.; Sunkara, M.; McFarland, E. W.; Domen, K.; Miller, E. L.; Turner, J. A.; Dinh, H. N. Tăng tốc phát triển vật liệu để sản xuất hydro quang điện hóa: Tiêu chuẩn về phương pháp, định nghĩa và giao thức báo cáo. J. Mater. Res. 2010, 25 (1), 3– 16, DOI: 10.1557/JMR.2010.0020 [Crossref], [CAS], Google Scholar
72. Akhlaghi, N.; Najafpour-Darzi, G. Một đánh giá toàn diện về sản xuất hydro sinh học. Năng lượng hydro quốc tế J. 2020, 45 (43), 22492– 22512, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.182 [crossref], [CAS], Google Scholar
73. Franzitta, V.; Curto, D.; Rao, D.; Viola, A. Sản xuất hydro từ sóng biển cho các phương tiện năng lượng thay thế cho giao thông công cộng ở Trapani (Ý). Năng lượng 2016, 9 (10), 850, DOI: 10.3390/en9100850 [Crossref], [CAS], Google Scholar
74. Ông H. C.; Trần, W. H.; Farooq, A.; Gan, Y. Y.; Lee, K. T.; Ashokkumar, V. Chuyển đổi nhiệt hóa xúc tác của sinh khối để sản xuất nhiên liệu sinh học: Đánh giá toàn diện. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2019, 113, 109266, DOI: 10.1016/j.rser.2019.109266 [Crossref], [CAS], Google Scholar
75. Gollakota, A. R. K.; Kishore, N.; Gu, S. Một đánh giá về hóa lỏng thủy nhiệt của sinh khối. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2018, 81, 1378– 1392, doi: 10.1016/j.rser.2017.05.178 [Crossref], Google Scholar
76. Shahabuddin, M.; Krishna, B. B.; Bhaskar, T.; Perkins, G. Những tiến bộ trong sản xuất nhiệt hóa học hydro từ sinh khối và chất thải còn lại: Tóm tắt các phân tích kinh tế kỹ thuật gần đây. Sinh học. Technol. 2020, 299, 122557, DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122557 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
77. Uddin, M. N.; Techato, K.; Taweekun, J.; Mofijur, M.; Rasul, M. G.; Mahlia, T. M. I.; Ashrafur, S. M. Tổng quan về những phát triển gần đây trong công nghệ nhiệt phân sinh khối. Năng lượng 2018, 11 (11), 3115, DOI: 10.3390/en11113115 [Crossref], [CAS], Google Scholar
78. Trương, C.; Kang, X.; Liang, N.; Abdullah, A. Cải thiện sản xuất hydro sinh học từ quá trình lên men tối bằng đồng nuôi cấy và cố định than hoạt tính. Nhiên liệu năng lượng 2017, 31 (11), 12217– 12222, doi: 10.1021/acs.energyfuels.7b02035 [ACS Full Text ACS], [CAS], Google Scholar
79. Bundhoo, Z. M. A. Tiềm năng sản xuất hydro sinh học từ quá trình lên men tối tàn dư cây trồng: Đánh giá. Năng lượng hydro quốc tế J. 2019, 44 (32), 17346– 17362, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.11.098 [Crossref], [CAS], Google Scholar
80. Mishra, P.; Krishnan, S.; Rana, S.; Singh, L.; Sakinah, M.; Ab Wahid, Z. Triển vọng về kỹ thuật sản xuất hydro lên men: Tổng quan về phương pháp lên men tối, ảnh và ảnh tối tích hợp đối với sinh khối. Chiến lược năng lượng. Rev. 2019, 24, 27– 37, doi: 10.1016/j.esr.2019.01.001 [crossref], Google Scholar
81. Eroglu, E.; Melis, A. Sản xuất hydro quang sinh: Những tiến bộ gần đây và hiện đại. Sinh học. Technol. 2011, 102 (18), 8403– 8413, DOI: 10.1016/j.biortech.2011.03.026 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
82. Argun, H.; Kargi, F. Sản xuất hydro sinh học bằng các chế độ hoạt động khác nhau của quá trình lên men tối và quang học: Tổng quan. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2011, 36, 7443– 7459, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.03.116 [Crossref], [CAS], Google Scholar
83. Lee, H. S.; Vermaas, WF J.; Rittmann, B. E. Sản xuất hydro sinh học: Triển vọng và thách thức. Xu hướng Công nghệ sinh học. 2010, 28 (5), 262– 271, doi: 10.1016/j.tibtech.2010.01.007 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
84. Hossain, M. A.; Jewaratnam, J.; Ganesan, P. Triển vọng sản xuất hydro từ sinh khối cọ dầu bằng quy trình nhiệt hóa ─ Đánh giá. Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41 (38), 16637– 16655, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.07.104 [Crossref], [CAS], Google Scholar
85. Kalinci, Y.; Hepbasli, A.; Dincer, I. Sản xuất hydro dựa trên sinh khối: Đánh giá và phân tích. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2009, 34 (21), 8799– 8817, doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.08.078 [Crossref], [CAS], Google Scholar
86. Patel, M.; Trương, X.; Kumar, A. Đánh giá kinh tế công nghệ và vòng đời về công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa sinh khối lignocellulo: Đánh giá. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2016, 53, 1486– 1499, DOI: 10.1016/j.rser.2015.09.070 [crossref], [CAS], Google Scholar
87. Mutsengerere, S.; Chihobo, C. H.; Musademba, D.; Nhapi, tôi. Đánh giá các thông số vận hành ảnh hưởng đến năng suất dầu sinh học trong nhiệt phân vi sóng sinh khối lignocellulo. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2019, 104, 328– 336, doi: 10.1016/j.rser.2019.01.030 [Crossref], [CAS], Google Scholar
88. Trương, H.; Gao, Z.; Ao, W.; Li, J.; Lưu, G.; Fu, J.; Ran, C.; Mao, X.; Kang, Q.; Lưu, Y.; Dai, J. Nhiệt phân hỗ trợ lò vi sóng của bùn nhuộm dệt sử dụng các chất phụ gia khác nhau. J. Hậu môn. Appl. Nhiệt phân 2017, 127, 140– 149, DOI: 10.1016/j.jaap.2017.08.014 [Crossref], [CAS], Google Scholar
89. Ni, M.; Leung, D. Y. C.; Leung, M. K. H.; Sumathy, K. Tổng quan về sản xuất hydro từ sinh khối. Quá trình nhiên liệu. Technol. 2006, 87 (5), 461– 472, doi: 10.1016/j.fuproc.2005.11.003 [Crossref], [CAS], Google Scholar
90. Suprianto, T.; Winarto; Wijayanti, W.; Wardana, I. N. G. Tác dụng hiệp đồng của chất xúc tác Curcumin và than hoạt tính Tăng cường sản xuất hydro từ nhiệt phân sinh khối. Năng lượng hydro quốc tế J. 2021, 46 (10), 7147– 7164, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.11.211 [Crossref], [CAS], Google Scholar
91. Goyal, H. B.; Con dấu, D.; Saxena, RC Nhiên liệu sinh học từ chuyển đổi nhiệt hóa của tài nguyên tái tạo: Đánh giá. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2008, 12 (2), 504– 517, DOI: 10.1016/j.rser.2006.07.014 [Crossref], [CAS], Google Scholar
92. Trương, Y.; Wan, L.; Guan, J.; Xiong, Q.; Zhang, S.; Tấn, X. Đánh giá về khí hóa sinh khối: Ảnh hưởng của các thông số chính đến việc tạo và phản ứng char. Nhiên liệu năng lượng 2020, 34 (11), 13438– 13455, doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c02900 [ACS Toàn văn ACS], [CAS], Google Scholar
93. Safarian, S.; Unnpórsson, R.; Richter, C. Một đánh giá về mô hình khí hóa sinh khối. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2019, 110, 378– 391, doi: 10.1016/j.rser.2019.05.003 [Crossref], [CAS], Google Scholar
94. Ren, J.; Cao, J. P.; Triệu, X. Y.; Yang, F. L.; Ngụy, X. Y. Những tiến bộ gần đây trong sản xuất khí tổng hợp từ khí hóa xúc tác sinh khối: Đánh giá quan trọng về lò phản ứng, chất xúc tác, cơ chế xúc tác và mô hình toán học. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2019, 116, 109426, DOI: 10.1016/j.rser.2019.109426 [Crossref], [CAS], Google Scholar
95. Rowbotham, JS; Thợ nhuộm, P. W.; Greenwell, H. C.; Theodorou, M. K. Xử lý nhiệt hóa của macroalgae: Một người nở muộn trong việc phát triển nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba?. Nhiên liệu sinh học 2012, 3 (4), 441– 461, DOI: 10.4155/bfs.12.29 [Crossref], [CAS], Google Scholar
96. Elliott, DC; Biller, P.; Ross, A. B.; Schmidt, A. J.; Jones, SB Hóa lỏng thủy nhiệt của sinh khối: Phát triển từ quy trình hàng loạt đến liên tục. Sinh học. Technol. 2015, 178, 147– 156, DOI: 10.1016/j.biortech.2014.09.132 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
97. Basar, I. A.; Lưu, H.; Carrere, H.; Trably E.; Eskicioglu, C. Đánh giá về thiết kế chính và các thông số vận hành để tối ưu hóa và phát triển hóa lỏng sinh khối thủy nhiệt cho các ứng dụng lọc sinh học. Green Chem. 2021, 23 (4), 1404– 1446, DOI: 10.1039/D0GC04092D [Crossref], [CAS], Google Scholar
98. Kalogiannis, K. G.; Stefanidis, S. D.; Lappas, A. A. Khử hoạt tính xúc tác, tích tụ tro và khử oxy dầu sinh học trong quá trình nhiệt phân nhanh xúc tác Ex Situ của sinh khối trong hệ thống lò phản ứng xúc tác nhiệt tầng. Quá trình nhiên liệu. Technol. 2019, 186, 99– 109, DOI: 10.1016/j.fuproc.2018.12.008 [Crossref], [CAS], Google Scholar
99. Esteban-Díez, G.; Gil, M. V.; Pevida, C.; Trần, D.; Rubiera, F. Ảnh hưởng của điều kiện hoạt động đến sự hấp thụ Cải cách hơi nước tăng cường hỗn hợp axit axetic và acetone như các hợp chất mô hình dầu sinh học. Appl. Energy 2016, 177, 579– 590, doi: 10.1016/j.apenergy.2016.05.149 [crossref], [CAS], Google Scholar
100. Cao, N.; Quân, C.; Ma, Z.; Wu, C. Đặc tính nhiệt của dầu nhiệt phân sinh khối và tiềm năng sản xuất hydro bằng cách cải cách hơi nước xúc tác. Nhiên liệu năng lượng 2018, 32 (4), 5234– 5243, doi: 10.1021/acs.energyfuels.8b00365 [ACS Toàn văn ACS], [CAS], Google Scholar
101. Bridgwater, A. V. Đánh giá nhiệt phân nhanh sinh khối và nâng cấp sản phẩm. Năng lượng sinh khối 2012, 38, 68–94, doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.048 [Crossref], [CAS], Google Scholar
102. Xiu, S.; Shahbazi, A. Nghiên cứu sản xuất và nâng cấp dầu sinh học: Đánh giá. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2012, 16 (7), 4406– 4414, DOI: 10.1016/j.rser.2012.04.028 [Crossref], [CAS], Google Scholar
103. Silva, R. V. S.; Pereira, V. B.; Stelzer, K. T.; Almeida, T. A.; Romeiro, G. A.; Azevedo, D. A. Nghiên cứu toàn diện về các sản phẩm lỏng từ quá trình nhiệt phân chậm hạt Crambe: Dầu sinh học và các hợp chất hữu cơ của pha nước. Năng lượng sinh khối 2019, 123, 78– 88, doi: 10.1016/j.biombioe.2019.02.014 [Crossref], [CAS], Google Scholar
104. Megía, P. J.; Cortese, M.; Ruocco, C.; Vizcaíno, A. J.; Calles, J. A.; Carrero, A.; Palma, V. Hành vi xúc tác của các chất xúc tác đồng dựa trong nghiên cứu động học về cải cách hơi nước axit axetic. Ind. Eng. Chem. Res. 2020, 59 (44), 19531– 19538, DOI: 10.1021/acs.iecr.0c03599 [ACS Full Text ACS], [CAS], Google Scholar
105. Trần, J.; Mặt trời, J.; Wang, Y. Chất xúc tác để cải cách hơi nước của dầu sinh học: Đánh giá. Ind. Eng. Chem. Res. 2017, 56 (16), 4627– 4637, DOI: 10.1021/acs.iecr.7b00600 [ACS Full Text ACS], [CAS], Google Scholar
106. Palma, V.; Ruocco, C.; Meloni, E.; Ricca, A. Hydro tái tạo từ cải cách ethanol trên các chất xúc tác dựa trên CeO2-SiO2. Chất xúc tác 2017, 7 (8), 226, DOI: 10.3390/catal7080226 [Crossref], [CAS], Google Scholar
107. Santamaria, L.; Lopez, G.; Fernandez, E.; Cortazar, M.; Arregi, A.; Olazar, M.; Bilbao, J. Tiến trình phát triển chất xúc tác để cải cách hơi nước của chất bay hơi nhiệt phân sinh khối và nhựa thải: Đánh giá. Nhiên liệu năng lượng 2021, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c01666 [ACS Toàn văn ACS], Google Scholar
108. Shiva Kumar, S.; Himabindu, V. Sản xuất hydro bằng điện phân nước PEM ─ Đánh giá. Mater. Khoa học công nghệ năng lượng 2019, 2 (3), 442– 454, doi: 10.1016/j.mset.2019.03.002 [crossref], Google Scholar
109. Parthasarathy, P.; Narayanan, K. S. Sản xuất hydro từ khí hóa hơi nước sinh khối: Ảnh hưởng của các thông số quá trình đến năng suất hydro ─ Đánh giá. Năng lượng tái tạo 2014, 66, 570– 579, doi: 10.1016/j.renene.2013.12.025 [crossref], [CAS], Google Scholar
110. Lepage, T.; Kammoun, M.; Schmetz, Q.; Richel, A. Biomass-to-Hydrogen: Đánh giá các tuyến đường chính Sản xuất, Đánh giá Quy trình và Đánh giá Kinh tế Công nghệ. Năng lượng sinh khối sinh khối 2021, 144, 105920, doi: 10.1016/j.biombioe.2020.105920 [crossref], [CAS], Google Scholar
111. Chu, Y.; Biddy, M. J.; Jones, S. B.; Elliott, D. C.; Schmidt, A. J. Phân tích kinh tế kỹ thuật về sản xuất nhiên liệu lỏng từ sinh khối gỗ thông qua hóa lỏng thủy nhiệt (HTL) và nâng cấp. Appl. Energy 2014, 129, 384– 394, DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.03.053 [Crossref], [CAS], Google Scholar
112. Cascioli, A.; Baratieri, M. Mô hình nhiệt động lực học nâng cao để hóa lỏng thủy nhiệt. Nhiên liệu 2021, 298, 120796, doi: 10.1016/j.fuel.2021.120796 [crossref], [CAS], Google Scholar
113. Koyuncu, I.; Yilmaz, C.; Alcin, M.; Cá ngừ, M. Thiết kế và thực hiện nền kinh tế hydro bằng cách sử dụng mạng thần kinh nhân tạo trên mảng cổng lập trình hiện trường. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2020, 45 (41), 20709– 20720, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.05.181 [crossref], [CAS], Google Scholar
114. Dawood, F.; Anda, M.; Shafiullah, GM Sản xuất hydro cho năng lượng: Tổng quan. Năng lượng hydro quốc tế J. 2020, 45 (7), 3847– 3869, doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.12.059 [crossref], [CAS], Google Scholar
115. Parra, D.; Valverde, L.; Pino, F. J.; Patel, M. K. Đánh giá về vai trò, chi phí và giá trị của các hệ thống năng lượng hydro để khử cacbon sâu. Năng lượng bền vững tái tạo Rev. 2019, 101, 279– 294, doi: 10.1016/j.rser.2018.11.010 [Crossref], [CAS], Google Scholar
116. Abe, J. O.; Popoola, A. P. I.; Ajenifuja, E.; Popoola, OM Năng lượng hydro, Kinh tế và Lưu trữ: Đánh giá và Khuyến nghị. Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44 (29), 15072– 15086, doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.04.068 [crossref], [CAS], Google Scholar
117. Sazali, N. Các công nghệ mới nổi bằng hydro: Đánh giá. Quốc tế J. Năng lượng hydro 2020, 45 (38), 18753– 18771, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.05.021 [crossref], [CAS], Google Scholar
118. Ủy ban châu Âu (EC). Thỏa thuận xanh châu Âu; EC: Brussels, Bỉ, 2019.Google Scholar
119. Dell, R. M.; Bridger, N. J. Hydro ─ Nhiên liệu tối thượng. Appl. Energy 1975, 1 (4), 279– 292, DOI: 10.1016/0306-2619(75)90029-X [Crossref], [CAS], Google Scholar
120. Bockris, JOM Nền kinh tế hydro: Lịch sử của nó. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38 (6), 2579– 2588, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.12.026 [Crossref], [CAS], Google Scholar
121. Brandon, N. P.; Kurban, Z. Năng lượng sạch và nền kinh tế hydro. Triết gia. Trans. R. Soc., A 2017, 375 (2098), 20160400, DOI: 10.1098/rsta.2016.0400 [Crossref], [CAS], Google Scholar
122. Ủy ban châu Âu (EC). một chiến lược hydro cho một châu Âu trung hòa khí hậu; EC: Brussels, Bỉ, 2020.Google Scholar
123. Valente, A.; Iribarren, D.; Dufour, J. Đánh giá tính bền vững vòng đời so sánh của hydro tái tạo và thông thường. Khoa học Tổng môi trường. 2021, 756, 144132, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144132 [Crossref], [PubMed], [CAS], Google Scholar
Bài viết này được trích dẫn bởi 8 ấn phẩm.
1. Dikun Hong, Lin Yuan, Chunbo Wang, Heyang Wang. Hiểu biết sâu sắc về các hiệu ứng cạnh tranh và hiệp đồng trong quá trình đốt than / NH3 thông qua Mô phỏng động lực học phân tử phản ứng. Năng lượng &; Nhiên liệu 2023, 37 (4) , 3071-3082. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c03768
2. Fangxuan Chen, Mohamed Mehana, Hadi Nasrabadi. Mô phỏng phân tử hành vi pha của hệ thống khí đá phiến hydro trong điều kiện đa quy mô: Phân tích cấp độ phân tử về lưu trữ hydro trong các hồ chứa khí đá phiến. Năng lượng &; Nhiên liệu 2023, 37 (3) , 2449-2456. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c03571
3. Pooja Varma, K. Arun Joshi Reddy, D. Amaranatha Reddy, Madhusudana Gopannagari, Tae Kyu Kim. Ảnh hưởng của các giao diện lưu trữ và chặn lỗ kết hợp đến hiệu suất tách nước quang điện hóa của các cực dương quang hóa BiVO4. Vật liệu năng lượng ứng dụng ACS 2022, 5 (12) , 14891-14900. https://doi.org/10.1021/acsaem.2c02362
4. Houeida Issa Hamoud, Patrick Damacet, Dong Fan, Nisrine Assaad, Oleg I. Lebedev, Anna Krystianiak, Abdelaziz Gouda, Olivier Heintz, Marco Daturi, Guillaume Maurin, Mohamad Hmadeh, Mohamad El-Roz. Khử hydro quang xúc tác chọn lọc của axit formic bằng khung hữu cơ kim loại đồng-hậu kim loại được tái cấu trúc tại chỗ dưới ánh sáng khả kiến. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ 2022, 144 (36) , 16433-16446. https://doi.org/10.1021/jacs.2c04905
5. Daoming Chen, Zifei Xie, Yexiang Tong, Yongchao Huang. Đánh giá về các cực dương dựa trên BiVO4 để oxy hóa nước quang điện hóa: các yếu tố ảnh hưởng chính. Năng lượng &; Nhiên liệu 2022, 36 (17) , 9932-9949. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c02119
6. Yang Luo, Yinghong Wu, Chao Huang, Carlo Menon, Shien‐Ping Feng, Paul K. Chu. Plasma sửa đổi và điều chỉnh các chất điện xúc tác bị lỗi cho điện phân nước và pin nhiên liệu hydro. EcoMat 2022, 100 https://doi.org/10.1002/eom2.12197
7. Iliana D. Dimitrova, Viêm Thanos, Lionel Christopher Ganippa, Efstathios-Al Tingas. Phân tích tính toán của động cơ HCCI được cung cấp nhiên liệu bằng hỗn hợp hydro / hydro peroxide. Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro 2022, 47 (17) , 10083-10096. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.01.093
8. Sajjad Keshipour, Alireza Asghari. Một đánh giá về sản xuất hydro của phthalocyanines. Tạp chí quốc tế về năng lượng hydro 2022, 85 https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.02.058
