Evaluating the reactivity of CuO-TiO2 oxygen carrier for energy production technology with CO2 capture

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Albuquerque, Dener da Silva
Data de Publicação: 2021
Outros Autores: Melo, Dulce Maria de Araújo, Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo, Costa, Romário Cezar Pereira da, Maziviero, Fernando Velcic, Carvalho , Fabíola Correia de, Ruiz, Juan Alberto Chaves
Tipo de documento: Artigo
Idioma: eng
Título da fonte: Research, Society and Development
Texto Completo: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20596
Resumo: Chemical looping combustion (CLC) processes have been shown to be promising and effective in reducing CO2 production from the combustion of various fuels associated with the growing global demand for energy, as it promotes indirect fuel combustion through solid oxygen carriers (SOC). Thus, this study aims to synthesize, characterize and evaluate mixed copper and titanium oxide as a solid oxygen carrier for use in combustion processes with chemical looping. The SOC was synthesized based on stoichiometric calculations by the polymeric precursor method and characterized by: X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM-FEG) with EDS, and Programmed Temperature Reduction (PTR). The oxygen carrying capacity (ROC) and the speed index of the reduction and oxidation cycles were evaluated by Thermogravimetric Reactivity (TGA). The main reactive phase identified was: The CuO phase for the mixed copper and titanium oxide were identified and confirmed by X-ray diffraction using the Rietveld refinement method. The reactivity of the CuO-TiO2 system was high, obtaining a CH4 conversion rate above 90% and a speed index of 40%/min. Due to the structural characteristics and the reactivity tests of this material, it is concluded that mixed copper and titanium oxide have the necessary requirements to be used in chemical looping combustion (CLC) processes.
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spelling Evaluating the reactivity of CuO-TiO2 oxygen carrier for energy production technology with CO2 captureEvaluación de la reactividad del portador de oxígeno CuO-TiO2 para la tecnología de producción de energía con captura de CO2Avaliação da reatividade do Transporta Sólido de Oxigênio CuO-TiO2 para tecnologia de produção de energia com captura de CO2Captura de CO2Combustión por recirculación químicaTransportadores sólidos de oxígenoSistema CuO-TiO2Sistema CuO-TiO2.Captura de CO2Combustão por recirculação químicaTransportadores sólidos de oxigênioSistema CuO-TiO2.CO2 captureCaptura de CO2Chemical looping combustionCombustão por Recirculação QuímicaSolid oxygen carriersTransportadores sólidos de OxigênioCuO-TiO2 system.Sistema CuO-TiO2Chemical looping combustion (CLC) processes have been shown to be promising and effective in reducing CO2 production from the combustion of various fuels associated with the growing global demand for energy, as it promotes indirect fuel combustion through solid oxygen carriers (SOC). Thus, this study aims to synthesize, characterize and evaluate mixed copper and titanium oxide as a solid oxygen carrier for use in combustion processes with chemical looping. The SOC was synthesized based on stoichiometric calculations by the polymeric precursor method and characterized by: X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM-FEG) with EDS, and Programmed Temperature Reduction (PTR). The oxygen carrying capacity (ROC) and the speed index of the reduction and oxidation cycles were evaluated by Thermogravimetric Reactivity (TGA). The main reactive phase identified was: The CuO phase for the mixed copper and titanium oxide were identified and confirmed by X-ray diffraction using the Rietveld refinement method. The reactivity of the CuO-TiO2 system was high, obtaining a CH4 conversion rate above 90% and a speed index of 40%/min. Due to the structural characteristics and the reactivity tests of this material, it is concluded that mixed copper and titanium oxide have the necessary requirements to be used in chemical looping combustion (CLC) processes.Se ha demostrado que los procesos de combustión por recirculación química (CRQ) son prometedores y efectivos para reducir la producción de CO2 a partir de la combustión de varios combustibles, asociada con la creciente demanda mundial de energía, ya que promueve la combustión indirecta del combustible a través de transportadores. Sólidos de oxígeno (TSO). Así, este estudio tiene como objetivo sintetizar, caracterizar y evaluar una mezcla de óxido de cobre y titanio como transportador sólido de oxígeno para su uso en procesos de combustión con recirculación química. El TSO se sintetizó en base a cálculos estequiométricos por el método del precursor polimérico y se caracterizó por: fluorescencia de rayos X (FRX), difracción de rayos X (DRX), Microscopía electrónica de barrido (SEM-FEG) con EDS, Reducción de temperatura programada (RTP).  La capacidad de transporte de oxígeno (Roc) y el índice de velocidad de los ciclos de reducción y oxidación fueron evaluados por Reactividad Termogravimétrica (TGA). La principal fase reactiva identificada fue: La fase CuO para la mezcla de óxido de cobre y titanio se identificó y confirmó mediante difracción de rayos X utilizando el método de refinamiento de Rietveld. La reactividad del sistema CuO-TiO2 fue alta, obteniendo una conversión de CH4 superior al 90% y un índice de velocidad de 40% / min. De las características estructurales y las pruebas de reactividad de este material, se concluye que la mezcla de óxido de cobre y titanio tiene los requisitos necesarios para ser utilizada en procesos de combustión por recirculación química (CRQ).Os processos de combustão por recirculação química (CRQ), tem-se mostrado promissor e efeiciente na diminuição da produção de CO2 proveniente da combustão de diversos combustíveis , associada à demanda global crescente de energia, pois promove a combustão indireta do combustível por meio de transportadores sólidos de oxigênio (TSO). Desta forma, este estudo tem como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar óxido misto de cobre e titânio como transportador sólido de oxigênio para utilização em processos de combustão com recirculação química. O TSO foi sintetizado com base em cálculos estequiométricos pelo método dos precursores poliméricos e caracterizados por: Fluorescência de raio X (FRX), Difração de raio X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG) com EDS, Redução à Temperatura Programada (RTP). A capacidade de transporte de Oxigênio (Roc) e o índice de velocidade dos ciclos de redução e oxidação foram avaliados por Reatividade por Termogravimetria (TGA). A principal fase reativa identificadas foi: A fase CuO para o óxido misto de cobre e titânio foram identificadas e confirmadas por Difratometria de raio X utilizando o método de refinamento Rietveld. A reatividade do sistema CuO-TiO2 foi elevada,  obtendo uma conversão de CH4 acima de 90% e índice de velocidade de 40 %/mim. Pelas características estruturais e pelos testes de reatividade desse material, conclui-se que o óxido misto de cobre e titânio possuem os requisitos necessários para serem utilizados nos processos de combustão por recirculação química (CLC).Research, Society and Development2021-09-29info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/2059610.33448/rsd-v10i12.20596Research, Society and Development; Vol. 10 No. 12; e514101220596Research, Society and Development; Vol. 10 Núm. 12; e514101220596Research, Society and Development; v. 10 n. 12; e5141012205962525-3409reponame:Research, Society and Developmentinstname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEIenghttps://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20596/18493Copyright (c) 2021 Dener da Silva Albuquerque; Dulce Maria de Araújo Melo; Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo Medeiros; Romário Cezar Pereira da Costa; Fernando Velcic Maziviero; Fabíola Correia de Carvalho ; Juan Alberto Chaves Ruizhttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessAlbuquerque, Dener da SilvaMelo, Dulce Maria de Araújo Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo Costa, Romário Cezar Pereira da Maziviero, Fernando Velcic Carvalho , Fabíola Correia de Ruiz, Juan Alberto Chaves 2021-11-14T20:26:51Zoai:ojs.pkp.sfu.ca:article/20596Revistahttps://rsdjournal.org/index.php/rsd/indexPUBhttps://rsdjournal.org/index.php/rsd/oairsd.articles@gmail.com2525-34092525-3409opendoar:2024-01-17T09:40:11.990044Research, Society and Development - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false
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