Усовершенствованная технология карбонатных топливных элементов для улавливания и хранения углерода

Продвижение экономичных и устойчивых технологий улавливания углекислого газа от крупных источников энергии, таких как электростанции, является важной частью исследования ЭксонМобил по поводу решений по снижению выбросов для снижения риска изменения климата.

Статья

In this article

Усовершенствованная технология карбонатных топливных элементов для улавливания и хранения углерода

Партнерство ЭксонМобил и FuelCell Energy, Inc.

На протяжении трех десятилетий компания ЭксонМобил является лидером в области улавливания и хранения углерода. В 2017 году компания ЭксонМобил собрала в хранилище 6,6 млн метрических тонн CO2, что эквивалентно сокращению ежегодных выхлопу парниковых газов более чем 1 млн пассажирских автомобилей.

Наибольшие возможности для будущего крупномасштабного развертывания CCS лежат в секторе производства электроэнергии на основе природного газа, поскольку сбор CO2 из угольной промышленности обходится примерно в два раза дороже. В 2016 году компания ЭксонМобил объявила о партнерстве с компанией FuelCell Energy, Inc. в целях развития новых технологий, которые могут существенно повысить эффективность и доступность технологии CCS для крупных электростанций, работающих на природном газе.
 Наши исследования показывают, что, применяя эту новую технологию, можно собирать более 90% выбросов углекислого газа с электростанций с природным газом.

Технология карбонатных топливных элементов: более высокая эффективность, более высокая мощность и меньше углекислого газа

Ученые ЭксонМобил и FuelCell Energy, Inc. совместно работают над созданием новой технологии, которая может снизить затраты, связанные с текущими процессами УХУ (улавливание и хранение углерода), за счет увеличения количества электроэнергии, производимой электростанцией, одновременно обеспечивая значительное сокращение выбросов углекислого газа. В центре этих усилий находится карбонатная топливная ячейка.

Лабораторные испытания показали, что применение карбонатных топливных элементов для производства электроэнергии на природном газе может обеспечить более эффективное улавливание углекислого газа, чем современная традиционная технология УХУ. В действительности, наше исследование показывает, что, применяя эту новую технологию, более 90 процентов выбросов углекислого газа электростанции на природном газе могут быть собраны.

Во время обычных процессов улавливания углерода химическое вещество вступает в реакцию с углекислым газом, чтобы отделить его от выхлопных газов электростанции. Затем пар требуется для выхлопа углекислого газа из химического вещества — пар, который в противном случае использовался бы для вращения турбины. Это приводит к уменьшению мощности, которую может генерировать турбина.

Использование топливных элементов для улавливания углекислого газа на электростанциях может привести к более эффективному отделению углекислого газа от выхлопных газов электростанции и увеличению выработки электроэнергии. Отработавшие газы электростанции направляются в топливный элемент, заменяя воздух, который обычно используется в сочетании с природным газом в процессе производства электроэнергии на топливных элементах. По мере того как топливный элемент вырабатывает энергию, углекислый газ становится более концентрированным, что позволяет легче и экономичнее выделять его из выхлопных газов и хранить в камере. 

Исследования ЭксонМобил показывают, что типичная электростанция мощностью 500 мегаватт (МВт), использующая карбонатную топливную ячейку, может генерировать дополнительные 120 МВт электроэнергии, в то время как текущая технология CCS фактически потребляет около 50 МВт электроэнергии.

Следующие шаги в развитии технологии топливных элементов

Компания ЭксонМобил уже много лет занимается оценкой ряда технологий улавливания углерода и считает, что технология карбонатных топливных элементов обладает большим потенциалом. Возможности этой технологии были протестированы в лаборатории, и в настоящее время изучаются данные этих моделей. Дальнейшее развитие будет включать более подробное изучение каждого компонента системы и оптимизацию системы в целом.

Сфера действия соглашения между ЭксонМобил и FuelCell Energy, Inc. первоначально сосредоточена на более глубоком понимании фундаментальной науки, лежащей в основе карбонатных топливных элементов, и на том, как повысить эффективность отделения и концентрации углекислого газа от выхлопных газов энергетических турбин, работающих на природном газе.

Сопутствующий контент

Улавливание и хранение углерода (CCS)

Компания ExxonMobil является лидером по улавливанию углерода, улавливая около 9 миллионов тонн CO2 в год.

1 февраля 2021 года ExxonMobil объявила о создании нового подразделения, ExxonMobil Low Carbon Solutions, целью которого является коммерческая реализация и внедрение низкоуглеродных технологий. Первоначально основные усилия будут сосредоточены на технологии улавливания и хранении CO2 (технологии CCS) – одной из ключевых технологий, необходимых для достижения углеродной нейтральности и целей, сформулированных в Парижском соглашении по климату.

Исследования и инновации Раздел