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Exceeding Equilibrium CO2 Conversion by Plasma-Assisted Chemical Looping
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-05-09 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00632 Evangelos Delikonstantis 1 , Marco Scapinello 1 , Varun Singh 1 , Hilde Poelman 1 , Cesare Montesano 2 , Luca Matteo Martini 2 , Paolo Tosi 2 , Guy B. Marin 1 , Kevin M. Van Geem 1 , Vladimir V. Galvita 1 , Georgios D. Stefanidis 1, 3
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-05-09 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00632 Evangelos Delikonstantis 1 , Marco Scapinello 1 , Varun Singh 1 , Hilde Poelman 1 , Cesare Montesano 2 , Luca Matteo Martini 2 , Paolo Tosi 2 , Guy B. Marin 1 , Kevin M. Van Geem 1 , Vladimir V. Galvita 1 , Georgios D. Stefanidis 1, 3
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We propose and demonstrate an integrated electrified plasma-assisted chemical looping (PACL) process that yields supra-equilibrium CO2 conversions unattainable with conventional catalysis at temperatures ≪3000 K. CO2 is first dissociated inside plasma into CO/O at supra-equilibrium conversions (up to 60%) at a bulk gas temperature of 773 K and a 403 kJ/mol energy cost. Supra-equilibrium CO2 conversions (29% on average) are achieved at the reactor outlet by placing a nanostructured CeO2/Fe2O3 oxygen scavenger, prereduced by H2 plasma, downstream of the plasma zone, to capture produced oxygen species and suppress CO/O recombination. Without plasma-material synergy, such an average CO2 conversion can only be attained at temperatures ≥ 2775 K, according to chemical equilibrium calculations. This concept of plasma-assisted chemical looping allows reaching 3-fold higher conversions than state-of-the-art plasma technologies.
中文翻译：
通过等离子辅助化学循环超过平衡 CO2 转化
我们提出并展示了一种集成的带电等离子体辅助化学循环 (PACL) 工艺，该工艺可产生超平衡的 CO 2转化，这是传统催化在 3000 K 温度下无法实现的。CO 2首先在等离子体内部在超平衡转化中解离为 CO/O （高达 60%）在 773 K 的整体气体温度和 403 kJ/mol 的能量成本下。通过放置由 H 2预还原的纳米结构的 CeO 2 /Fe 2 O 3氧清除剂，在反应器出口实现超平衡 CO 2转化率（平均 29%）等离子区下游的等离子，以捕获产生的氧物质并抑制 CO/O 复合。根据化学平衡计算，如果没有等离子体-材料协同作用，这种平均 CO 2转化率只能在 ≥ 2775 K 的温度下实现。这种等离子体辅助化学循环的概念可以实现比最先进的等离子体技术高 3 倍的转化率。
更新日期：2022-05-09
中文翻译：
通过等离子辅助化学循环超过平衡 CO2 转化
我们提出并展示了一种集成的带电等离子体辅助化学循环 (PACL) 工艺，该工艺可产生超平衡的 CO 2转化，这是传统催化在 3000 K 温度下无法实现的。CO 2首先在等离子体内部在超平衡转化中解离为 CO/O （高达 60%）在 773 K 的整体气体温度和 403 kJ/mol 的能量成本下。通过放置由 H 2预还原的纳米结构的 CeO 2 /Fe 2 O 3氧清除剂，在反应器出口实现超平衡 CO 2转化率（平均 29%）等离子区下游的等离子，以捕获产生的氧物质并抑制 CO/O 复合。根据化学平衡计算，如果没有等离子体-材料协同作用，这种平均 CO 2转化率只能在 ≥ 2775 K 的温度下实现。这种等离子体辅助化学循环的概念可以实现比最先进的等离子体技术高 3 倍的转化率。
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