ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ CΟ2 ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΡΟΣΤΙΘΕΜΕΝΗΣ ΑΞΙΑΣ

  1. MSc thesis
  2. ΑΝΤΩΝΑΚΗΣ, ΝΙΚΟΛΑΟΣ
  3. Κατάλυση και Προστασία του Περιβάλλοντος (ΚΠΠ)
  4. 21 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-21]
  5. Ελληνικά
  6. 94
  7. ΤΡΑΠΑΛΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ
  8. ΤΡΑΠΑΛΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ | ΚΟΡΔΟΥΛΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ
  9. Αναγωγη διοξειδίου του άνθρακα, Ηλεκτρόλυση τηγμάτων ανθρακικων αλάτων, καταλυτική μετατροπή CO2, μετατροπή CO2 σε προιόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, μετατροπή CO2 σε καύσιμα.
  10. 188
  11. Περιέχει σχήματα, εικόνες, διαγράμματα
    • Οι μέθοδοι δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα, Carbon Capture & Storage, (C.C.S.) και δέσμευσης και χρήσης άνθρακα, Carbon Capture & Utilization (C.C.U.), είναι υψηλού ενδιαφέροντος, στην κατεύθυνση της μείωσης των αερίων ρύπων λόγω της χρήσης ορυκτών καυσίμων. Επίσης, βελτιώνουν το ποσοστό συμμετοχής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο σύνολο της παγκόσμιας καταναλισκόμενης συνολικής ενέργειας και τελικά την βιωσιμότητα μιας φιλικής προς το περιβάλλον οικονομίας. Παράλληλα, βοηθούν στην αντιμετώπιση των κρίσιμων περιβαλλοντικών προβλημάτων καθώς και του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής. Η χρήση των ορυκτών καυσίμων καταλήγει σε μεγάλες εκπομπές CΟ2. Η δέσμευση και χρήση του CΟ2. μέσω μετασχηματισμού του σε προιόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας –χημικά – καύσιμα, είναι πολύ μεγάλης σημασίας. Η κινητική σταθερότητα καθώς και η μη δυνατότητα συμπίεσης του μορίου του CO2 συνιστούν θέματα προς αντιμετώπιση. Πιθανές εφαρμογές γκάμα προιόντων μεγάλης προστιθέμενης αξίας είναι τα CNFs (Carbon Nano Fibers), CNTs (Carbon Nano Tubes), HCSs (Hollow Carbon Spheres), MWCNTs (Multi Walled Carbon Nano Tubes), HCBs (Hollow Carbon NanoBoxes) κλπ., κύρια συστατικά των νανοηλεκτρικών, των συσσωρευτών Li-Ion, ενισχυμένων ελαφρών κατασκευών, πυκνωτών, υψηλής αντοχής δομικών στοιχείων κλπ. Τούτο οφείλεται στην πολύ καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητά τους, την μεγάλη αντοχή και ευελιξία τους και το πολύ χαμηλό βαρος τους. Συμβατικές μέθοδοι για την παραγωγή τους είναι η ηλεκτροχημική μέθοδος ηλεκτρόλυσης τηγμάτων ανθρακικών αλάτων και οι θερμοχημικές μέθοδοι CVD και Σύνθεσης Ανθράκων. Οι παραπάνω συμβατικές μέθοδοι είναι χρονοβόρες, ενεργοβόρες, υψηλού κόστους και απαιτούν μεγάλο εξοπλισμό, επιβαρύνοντας περαιτέρω τα περιβαλλοντικά προβλήματα. Τα τελευταία χρόνια διερευνώνται νέες καταλυτικές μέθοδοι μετασχηματισμού του CO2 όπως: Καταλυτική απ ευθείας μετατροπή του CO2 παρουσία ημιαγωγών – αναγωγικών μετάλλων (Mg, Al, B, Ca,Li,Zr,Ti) ή μιγματων μετάλλων (Mg-Zn), ή οξειδίων μετάλλων (MgO, FeO, NiO) . Οι ως άνω μεθοδοι, παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον και χαρακτηρίζονται ως απλές, υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους . Η παρούσα εργασία, ασχολείται στο πρώτο μέρος της με όλες τις παραπάνω μεθόδους παρασκευής νανοδομών στερεού άνθρακα. Το δεύτερο μέρος της εργασίας, αναφέρεται σε μετασχηματισμό του CO2 σε αέρια και υγρά καύσιμα (Μεθάνιο, Διμεθυλαιθέρα, Αέριο Σύνθεσης, Μεθανόλη , Αιθανόλη, Βενζίνη κλπ.). Σε συνέχεια των συμβατικών θερμοχημικών μεθόδων παραγωγής καυσίμων (Πυρόλυση, Ατμοαναμόρφωση, Ξηρή αναμόρφωση, Αυτόθερμη αναμόρφωση, λοιπές διεργασίες Διυλιστηρίου κλπ.) Αξιοποίηση CO2 για παραγωγή προιόντων μεγάλης προστιθέμενης αξίας 7 Διπλωματικη Εργασία παρουσιάζονται νέες μέθοδοι όπως : ηλεκτρολυτικά κελλιά οξείδωσης (SOEC), αντιδραστήρες ανταλλαγής πρωτονίων (PEMs), GTM, PTM, καταλυτικός μετασχηματισμός Βιομάζας / Switchgrass, χρήση καταλυτών NSTF (Nanostructured Thin Films), μέθοδος εκφόρτισης διηλεκτρικού φραγμού (DBD), χρήση ηλιακών κελλιών και ηλιακών αντιδραστήρων. Στο τέλος της εργασίας, ένας συγκριτικός πίνακας αναφέρεται στα πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα όλων των μεθόδων παρασκευής νανοδομών από CO2 , καυσίμων καθώς και τις προοπτικές τους. Το συμπέρασμα είναι ότι οι νέες καταλυτικές μέθοδοι απ ευθείας μετατροπής του CO2 σε προιόντα μεγάλης προστιθέμενης αξίας όπως στερεών νανοδομών άνθρακα είναι πολλά υποσχόμενες για ευρείας κλίμακας βιομηχανική εφαρμογή στο μέλλον.
    • Carbon Capture and Storage (CCS) and Carbon Capture and Utilization (CCU) are of great importance in the direction of gas pollutants reduction, due to the use of fossil fuels. They also increase the share of renewable sources in the global total energy consumption and finally the sustainability of an environmentaly friendly economy. In the same time, they also help to confront critical environmental problems and the phenomenon of climate change. The use of fossil fuels results in great CΟ2 emissions. Its capture and utilization through transformation into high value added products/chemical/fuels are of great importance. CO2 kinetic stability and its noncombustible molecule, constitute challenges to be overcome. Potential range of value added products is CNFs (Carbon Nano Fibers), CNTs (Carbon Nano Tubes), HCSs (Hollow Carbon Spheres), MWCNTs (Multi Walled Carbon Nano Tubes) etc., main components for nanoelectrics, Li-Ion batteries, reinforced but light weight constructions, capasitors, high strength building materials etc. This is due to their high thermal and electrical conductivity, great strength/durability and flexibility, and their very low weight. Conventional methods for their production are molten carbonate salts electrolysis (electrochemical procedure), CVD and Carbonization Synthesis (thermochemical procedures).The above Αξιοποίηση CO2 για παραγωγή προιόντων μεγάλης προστιθέμενης αξίας 8 Διπλωματικη Εργασία conventional methods are time, energy and cost extensive methods and demand great equipment, further burdening the environment issues. In latest years , novel catalytic methods of CO2 transformation are investigated such as, catalytic direct transformation in the presence of semiconductors - redusing metals (Mg, Al, B, Ca,Li,Zr) or mixture of metals (Mg-Zn), or metals oxide (MgO, FeO, NiO) . The above methods are of a great interest, characterized as simple, high yield and low cost processes. This study, presents in its 1st part all the above mentioned methods for solid nanocarbons preparation. The 2nd part of the study is reffered to transformation of CO2 to gas and liquid fuels (Methane, DME, Syn Gas, Ethanol, Methanol, Gasoline etc.). Following conventional thermochemical methods of fuels production (Pyrolysis, SMR, DMR, ATR, rest Refinery Processes etc.), novel methods are proposed such as : Solid Oxide Electrolytic Cells (SOFC), Proton Echange Membrans (PEMs) reactors, Gas to Methanol (GTM), Power To Methanol (PTM), Catalytic Biomass/Switchgrass transformation, use of Nanostructured Thin Films (NSTF), Dielectric Barrier Discharge (DBD), use of Solar Cells and Solar Reactors. At the end of the study a comparison table is reffered to the pros/cons of all methods for nanocarbons – fuels preparation from CO2 and their perspectives. The conclusion is that the new catalytic methods for direct conversion of CΟ2 to high value added products, such as several types of solid nanocarbons, are particularly promising for a wide scale industrial application in the future.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.