Improving energy efficiency of magnetic CO 2 methanation by modifying coil design, heating agents, and by using eddy currents as the complementary heating source
| Autor: | Bruno Chaudret, Simon Cayez, Sumeet S. Kale, Thibault Ourlin, Stéphane Faure, Nicolas Mille, Katerina Soulantica, Julian Carrey |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
010302 applied physics
Materials science Nuclear engineering General Physics and Astronomy Litz wire 02 engineering and technology [CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis engineering.material 021001 nanoscience & nanotechnology 01 natural sciences 7. Clean energy Sabatier reaction Catalysis law.invention Chemical energy [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism [CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering Electromagnetic coil law Methanation 0103 physical sciences Eddy current engineering 0210 nano-technology Efficient energy use |
| Zdroj: | Journal of Applied Physics Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, 2021, 129 (4), pp.044901. ⟨10.1063/5.0035655⟩ Journal of Applied Physics, 2021, 129 (4), pp.044901. ⟨10.1063/5.0035655⟩ |
| ISSN: | 0021-8979 1089-7550 |
| DOI: | 10.1063/5.0035655⟩ |
| Popis: | International audience; The Sabatier reaction activated by high-frequency magnetic fields is a promising approach for the power-togas process because of expected high energy efficiencies and fast switch-on times. Recent progresses have been achieved by combining nanoparticles displaying both a high heating power and a good catalytic activity. Here, we alternatively use iron microparticles associated with our owndesigned Ni/CeO 2 catalyst. The heating agent is cheap and abundant, and we demonstrate that the presence of eddy currents in the system improves its heating performance. The contribution of eddy currents to global heating is successfully determined by an original protocol consisting in comparing a calorimetric and a high-frequency hysteresis loop-based method to measure heating power. In addition, the optimization of the catalyst bed using SiC-spacers limits sintering and thus improves the durability of the catalyst. The energy efficiency of the catalysis process, calculated as a function of coil consumption and gas flow, is clearly improved by the use of an air-cooled Litz wire coil. These improvements are a step forward toward the development of a cheap and efficient process for chemical energy storage. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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