SBIR Phase II: Light-Driven Conversion of CO2 and Methane to Syngas and Methanol

SBIR 第二阶段:二氧化碳和甲烷光驱动转化为合成气和甲醇

基本信息

  • 批准号:
    2052133
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 96.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-05-01 至 2022-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project is that this technology represents a commercially feasible pathway to reduce and utilize greenhouse gas emissions (CO2 and methane) in the sector of chemicals manufacturing. This new chemical reactor technology will enable utilization of waste CO2 from industrial processes, renewable natural gas, and renewable electricity as feedstocks to produce a carbon-negative commodity chemical such as methanol. The proposed reactor runs on electricity, not fuel, creating novel business model opportunities. One example is building and selling small-scale, distributed methanol production plants that can utilize intermittent renewable electricity sources for their energy source. Large industrial plants, such as refineries, that have a source of waste CO2 can utilize the proposed technology to make and sell methanol. Moreover, this reactor uses methane, which is a plentiful domestic natural resource. One pressing environmental problem that this technology could address is natural gas flaring in the oil and gas industry. This SBIR Phase II project proposes to demonstrate a scaled up photocatalytic dry methane-reforming (P-DMR) reactor system that consumes carbon dioxide and methane to produce green methanol. In the NSF Phase I project, a proof-of-concept bench-scale photo-chemical reactor was developed. This photo-chemical reactor uses electricity, not fuel, as energy input to operate. The P-DMR photocatalyst is energized with high-efficiency LEDs. The Phase II project will demonstrate a scaled-up photo-chemical reactor for P-DMR that consumes 17 kg/day of CO2 and 6 kg/day of CH4, integrate this photo-reactor to a water gas shift reactor and a methanol synthesis reactor to produce 5 kg/day of green methanol. A steady-state process model and a techno-economic model for a 1 barrel/day methanol production plant will be built as a demonstration prior to a commercialization plant.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项小型企业创新研究(SBIR)II期项目的更广泛的影响/商业潜力是,该技术代表了一种在化学制造领域减少和利用温室气体排放(CO2和甲烷)的商业可行途径。这种新的化学反应堆技术将使工业工艺,可再生天然气和可再生电力作为原料来利用废物二氧化碳,以生产诸如甲醇之类的碳阴性商品化学物质。拟议的反应堆在电力而不是燃料上运行,创造了新颖的商业模式机会。一个例子是建造和销售小规模的分布式甲醇生产厂,这些植物可以利用间歇性可再生能源的能源。具有废物CO2来源的大型工厂,例如炼油厂,可以利用拟议的技术制造和销售甲醇。此外,该反应堆使用甲烷,这是丰富的国内自然资源。 该技术可以解决的一个紧迫的环境问题是石油和天然气行业中的天然气爆发。 该SBIR II期项目提议证明缩放的光催化干燥甲烷改革(P-DMR)反应堆系统,该系统消耗二氧化碳和甲烷以产生绿色甲醇。在NSF I阶段项目中,开发了概念验证的基准光化反应器。这种照片化学反应器使用电力而不是燃料作为运行的能量输入。 P-DMR光催化剂用高效率LED通电。 II期项目将证明P-DMR的扩展光化反应器,该反应器消耗了17 kg/天的CO2和6千克/天的CH4,将此光反应器整合到水气体转移反应器和甲醇合成反应器中,以产生5 kg/天的绿色甲醇。将在商业化工厂之前建造一个稳态过程模型和1桶/天甲醇生产厂的技术经济模型。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的评估标准来通过评估来获得支持的。

项目成果

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