Prospect of hydrogen technology using proton-conducting ceramics

Iwahara, Hiroyasu

doi:10.1016/j.ssi.2003.03.001

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“…These include H 2 sensors for process control and monitoring, H 2 leak detectors for safety monitoring, dehumidifiers (water removal from wet gases), water electrolysis for H 2 , and oxygen production (with or without coupling to renewable energy sources), electrochemical reactors for chemical production, and fuel cells for power generation [119].…”

Section: Other Applications Of Proton Conductorsmentioning

confidence: 99%

Review of proton conductors for hydrogen separation

Phair

Badwal

2006

Ionics

221

132

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There is a global push to develop a range of hydrogen technologies for timely adoption of the hydrogen economy. This is critical in view of the depleting oil reserves and looming transport fuel shortage, global warming, and increasing pollution. Molecular hydrogen (H 2 ) can be generated by a number of renewable and fossil-fuel-based resources. However, given the high cost of H 2 generation by renewable energy at this stage, fossil or carbon fuels are likely to meet the short-to medium-term demand for hydrogen. In view of this, effective technologies are required for the separation of H 2 from a gas feed (by-products of coal or bio-mass gasification plants, or gases from fossil fuel partial oxidation or reforming) consisting mainly of H 2 and CO 2 with small quantities of other gases such as CH 4 , CO, H 2 O, and traces of sulphur compounds. Several technologies are under development for hydrogen separation. One such technology is based on ion transport membranes, which conduct protons or both protons and electrons. Although these materials have been considered for other applications, such as gas sensors, fuel cells and water electrolysis, the interest in their use as gas separation membranes has developed only recently. In this paper, various classes of proton-conducting materials have been reviewed with specific emphasis on their potential use as H 2 separation membranes in the industrial processes of coal gasification, natural gas reforming, methanol reforming and the watergas shift (WGS) reaction. Key material requirements for their use in these applications have been discussed.

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Section: Other Applications Of Proton Conductorsmentioning

confidence: 99%

Review of proton conductors for hydrogen separation

Phair

Badwal

2006

Ionics

221

132

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“…Recentemente foi proposto que a ciência e a tecnologia da condução de prótons em sólidos devem contribuir no futuro para a economia de energia e para a conservação do meio ambiente [23]. Dispositivos à base de condutores protônicos, consistindo basicamente de uma célula eletroquímica do tipo (eletrodo I / sólido condutor protônico / eletrodo II), são apresentados como promissores para a tecnologia do hidrogênio e a produção de energia limpa.…”

Section: Eletrólitos Sólidos Condutores De íOns H +unclassified

Materiais cerâmicos para células a combustível

et al. 2004

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INTRODUÇÃOCélula a combustível é um dispositivo que converte eletroquimicamente combustíveis químicos em eletricidade; é, essencialmente, uma bateria que não para de fornecer corrente elétrica por causa da contínua alimentação externa de combustível. Em outras palavras, é uma bateria na qual os dois eletrodos não são consumidos durante a descarga, mas agem simplesmente como locais para a reação entre combustível e oxidante [1]. Células a combustível convertem energia química diretamente em energia elétrica com eficiência termodinâmica não limitada pelo ciclo de Carnot [2,3]. Essa vantagem das células a combustível depende, entretanto, de como os combustíveis que serão utilizados podem ser reformados para produzir hidrogênio e dióxido de carbono [4]. Toda célula a combustível é composta de uma seqüência de unidades, cada uma com quatro componentes: o eletrólito, o eletrodo para o ar (ar é o oxidante), o eletrodo para o combustível (o mais comum é o hidrogênio), e o interconector.Muitos tipos de células a combustível foram desenvolvidos, sendo as células classificadas geralmente de acordo com o tipo de eletrólito. Os cinco principais tipos são:1-célula a combustível de ácido fosfórico, operacional a 180 o C; 2-célula a combustível de membrana trocadora de prótons, ou célula a combustível de eletrólito de membrana polimérica, operacional na faixa de temperatura 60-80 o C; 3-célula a combustível de eletrólito alcalino, operacional a temperaturas relativamente baixas (80 o C). Tem sido usada no ônibus espacial como principal fonte de energia. Embora tenha operado confiável e eficientemente em missões espaciais por mais de 40 anos, não tem sido usada para outras finalidades, principalmente por causa do alto custo ResumoA partir da definição de células a combustível, é feita uma introdução sucinta dos tipos de células e dos materiais cerâmicos que são empregados em projeto e fabricação destes dispositivos geradores de energia elétrica. Tomando por base a ampla literatura científica disponível em publicações periódicas internacionais indexadas e arbitradas, bem como patentes, são relatados com detalhes os materiais cerâmicos com comportamento elétrico adequado para uso como eletrólitos, anodos, catodos, interconectores e selantes, que são os componentes básicos de células a combustível de óxidos sólidos. Por fim, é feita uma avaliação do estado da arte na pesquisa e desenvolvimento de materiais cerâmicos para uso em células a combustível de óxidos sólidos. Palavras-chave: célula a combustível, eletrólito sólido, anodo, catodo, interconector. Abstract Basic definitions of fuel cells and a brief introduction of different types of fuel cells

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“…100% selectivity for hydrogen is considered a requirement for the separation of dilute tritium from a much larger concentration of heat transfer fluid, and so such membranes are not covered further here. Purely ceramic electrolytic materials have been found that are permeable to hydrogen in response to an applied voltage and that have 100% selectivity [62]. Such systems are referred to as hydrogen pumps, and have been suggested for use by some researchers in the ITER.…”

Section: Permeation Window Materialsmentioning

confidence: 99%

Tritium Barrier Materials and Separation Systems for the NGNP

Sherman¹,

Adams²

2008

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Prospect of hydrogen technology using proton-conducting ceramics

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Review of proton conductors for hydrogen separation

Review of proton conductors for hydrogen separation

Materiais cerâmicos para células a combustível

Tritium Barrier Materials and Separation Systems for the NGNP

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