Evaluación Tecno-Económica de la Producción de Hidrógeno Escalable y Sostenible Utilizando un Reactor Innovador de Fase Fundida
Autores: McIvor, Conor; Roy, Sumit; Morgan, Neal; Maxwell, Bill; Smallbone, Andrew
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación Tecno-Económica de la Producción de Hidrógeno Escalable y Sostenible Utilizando un Reactor Innovador de Fase Fundida
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Producción de hidrógeno
Pirólisis de metano
Reactor de columna de burbujas de metal líquido
Emisiones de CO2
Pureza del carbono
Costo nivelado de hidrógeno
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Citaciones: Sin citaciones
La transición a sistemas de energía baja en carbono requiere métodos de producción de hidrógeno eficientes que minimicen las emisiones de CO2. Este estudio presenta una evaluación tecnoeconómica de la producción de hidrógeno a través de la pirólisis de metano, utilizando un novedoso reactor de columna de burbujas de metal líquido (LMBCR) diseñado para producir hidrógeno libre de CO2 y carbono sólido. Operando a 20 bar y 1100 grados C, el reactor emplea una aleación de níquel-bismuto fundido como catalizador y medio de transferencia de calor, junto con una capa de bromuro de sodio para mejorar la pureza del carbono y facilitar la separación. Se modelaron cuatro escenarios operativos, comparando varias configuraciones de calefacción y reciclaje para optimizar el rendimiento de hidrógeno y la economía del proceso. Los resultados indican que el costo nivelado de hidrógeno (LCOH) es muy sensible a los precios del metano y la electricidad, la tributación del CO2 y el valor de los subproductos de carbono. Dos configuraciones de reactor demuestran LCOHs competitivos de 1.29 $/kgH2 y 1.53 $/kgH2, destacando la pirólisis de metano como una alternativa viable baja en carbono al reformado de metano con vapor (SMR) con captura y almacenamiento de carbono (CCS). Este análisis subraya el potencial de la pirólisis de metano para la producción de hidrógeno escalable y económicamente viable bajo condiciones de mercado específicas.
Descripción
La transición a sistemas de energía baja en carbono requiere métodos de producción de hidrógeno eficientes que minimicen las emisiones de CO2. Este estudio presenta una evaluación tecnoeconómica de la producción de hidrógeno a través de la pirólisis de metano, utilizando un novedoso reactor de columna de burbujas de metal líquido (LMBCR) diseñado para producir hidrógeno libre de CO2 y carbono sólido. Operando a 20 bar y 1100 grados C, el reactor emplea una aleación de níquel-bismuto fundido como catalizador y medio de transferencia de calor, junto con una capa de bromuro de sodio para mejorar la pureza del carbono y facilitar la separación. Se modelaron cuatro escenarios operativos, comparando varias configuraciones de calefacción y reciclaje para optimizar el rendimiento de hidrógeno y la economía del proceso. Los resultados indican que el costo nivelado de hidrógeno (LCOH) es muy sensible a los precios del metano y la electricidad, la tributación del CO2 y el valor de los subproductos de carbono. Dos configuraciones de reactor demuestran LCOHs competitivos de 1.29 $/kgH2 y 1.53 $/kgH2, destacando la pirólisis de metano como una alternativa viable baja en carbono al reformado de metano con vapor (SMR) con captura y almacenamiento de carbono (CCS). Este análisis subraya el potencial de la pirólisis de metano para la producción de hidrógeno escalable y económicamente viable bajo condiciones de mercado específicas.