52 / 76
50
Doğalgaz •
Mayıs / Haziran 2017
ÇEVİRİ
BACA GAZINDAN KARBONDİOKSİT
ELDE EDİLMESİNE YÖNELİK
ELEKTROKİMYASAL MEMBRAN
TEKNOLOJİSİ (*)
HOSSEIN GHEZEL-AYAGH
a
STEPHEN JOLLY
a
DILIP PATEL
a
WILLIAM STEEN
b
a
FuelCell Energy, Inc.,
b
AECOM Corporation,
ÖZET
F
osil yakıtla çalışan elektrik üretim tesislerinden kaynaklanan
iklim değişikliği problemlerine çözüm bulmak amacıyla Fu-
elCEll Energy Inc. firması Kombine Elektrik Üretim ve Kar-
bon Dioksit Ayrıştırma (CEPACS) sistem konseptini geliştirmiştir.
CEPACS sistemi Firmanın Direct FuelCell ürünlerinden elde edilen
Elektrokimyasal Membran (ECM) teknolojisini kullanmaktadır. Bu
sistem karbondioksiti, diğer tesislerin baca gazlarından ayrıştır-
makta ve destekleyici yakıt kullanarak elektrik üretmektedir. FCE
firması şu aşamada, ABD Enerji Bakanlığı ile yaptığı bir anlaşma
dahilinde, tozlaştırılmış kömürle çalışan elektrik üretim tesislerin-
den elde edilen karbondioksiti maliyet etkin bir şekilde ayrıştırmak
amacıyla ECM kullanımını değerlendirmektedir. Projenin en önemli
objektifi ECM’nin, elektrik maliyetinde en fazla %35 artış ile baca
gazından en az %90 oranında karbondioksit ayrıştırdığını doğrula-
maktır. Proje aktiviteleri şunları içermektedir: 1) mevcut bir tozlaş-
tırılmış 550 MW’lık bir kömür elektrik üretim tesisine uygulanan bir
ECM temelli karbondioksit yakalama sistemi için tekno-ekonomik
analiz, 2) bir membran kurulumunun laboratuvar ortamında ope-
rasyonel ve performans testleri 3) kömürle üretim tesisinin baca
gazındaki safsızlıkların etkilerini incelemek amacıyla membranın
performans testleri ve 4) bir ECM-temelli karbondioksit ayrıştırma
ve saflaştırma sisteminin laboratuvar ölçekli testi.
1. GİRİŞ
FuelCEll Energy Inc. (FCE) firması AECOM Corporation ve Pa-
cific Northwest National Laboratory (PNNL) ile iş birliği içerisin-
de yeni bir Kombine Elektrik Üretim ve Karbon-dioksit Ayrıştırma
(CEPACS) sistemi geliştirmektedir. Bu CEPACS sistemi FCE’nin, iç
reformlama sistemi (metan sistemi) özelliğine sahip olan ve Direct
FuellCEll (DFC) ticari markasını taşıyan karbonat yakıt hücre ürün-
lerinden elde edilen elektrokimyasal membran (ECM) teknolojisine
dayalıdır. CEPACS sistemi örneğin mevcut bir kömürlü elektrik üre-
tim tesisi gibi diğer tesislerin baca gazlarında bulunan karbondi-
oksiti ayrıştırmaktadır. Geliştirme çalışmaları ABD Enerji Bakanlığı
ile varılan bir anlaşma kapsamında yürütülmektedir. Bu projenin
genel amacı FCE’nin ECM temelli CEPACS sistemi teknolojisinin,
simüle edilmiş bir Tozlaşmış Kömür elektrik üretim tesisi baca ga-
zından yakalanan karbondioksitin %90 veya fazlasını ayrıştırma
ve yakalanan karbondioksiti sekuastrasyon ya da faydalı kullanım
amacıyla kolayca taşınabilir hale getirmek üzere sıkıştırma kapa-
sitesini başarılı şekilde ortaya koymaktır. Buna ilave olarak, temel
objektif ise Teknik ve Ekonomik Fizibilite Çalışması ve laboratuvar
ölçekli test ile, ECM-temelli CEPACS sisteminin tozlaşmış kömür
elektrik üretim tesislerinde karbondioksit yakalama anlamında
ekonomik bir alternatif olduğunu ve yanma sonrası karbondioksit
yakalamaya yönelik ilave elektrik maliyeti ile ilgili Enerji Bakanlığı
objektifini (ilave elektrik maliyetinde en fazla %35 artış) karşıladığı-
nı göstermektir. ECM hücresi ve CEPACS sistemi süreç kavramının
çalışma prensipleri burada kısaca açıklanmıştır.
1.1 Elektrokimyasal Membran Teknolojisi – Çalışma Prensibi,
Özellikleri ve Statüsü
Hücrenin katodundan anoduna karbondioksit aktarım meka-
nizması (elektrolit aracılığı ile karbonat iyonlarının migrasyonu va-
sıtası ile) dahil olmak üzere ECM hücresinin çalışma prensibi Şekil
1’de elektrokimyasal reaksiyonlar ile birlikte gösterilmiştir.
Karbondioksit içeren ve mevcut bir elektrik üretim tesisinden
gelen baca gazı hücrenin katod tarafına beslenir. Hücrenin anod
*
Kaynak:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610216317726