鉄鋼業界のバランスオフゲース：電化された触媒のない触媒の逆の水ガスシフトベースのメタノールへの概念実証とプラント全体の設計

再生可能電力によって可能になった付加価値化学物質への鋼産業のオフゲイズの変換は、鉄鋼製造プロセスの環境負担を大幅に減らすことができます。本明細書では、両方とも鉄骨工場のオフゲスに含まれるH2によるCO2還元が、逆の水ガスシフト反応を介して合成ガスを形成することが、大気圧でのナノ秒パルス放電によって効果的に行われることを実証します。実験結果は、次のことを示唆しています。（i）最適な電極間距離が存在し、CO2変換を最大化します。（ii）一定のSEIでのCO2変換は、H2過剰の非モノトニック傾向に従います。CO2変換は、H2の過剰でH2：CO2 = 3：1まで増加し、化学平衡をシフトすると。より大きなH2：CO2では、両方のガス冷却、High H2含有量によって促進され、高度に希釈されたストリームでCO2衝突がCO2変換を妨げました。（iii）SEIはCO2変換を促進しますが、平衡制限によりSEIの増加とともに効果は低下します。より高いエネルギー効率のために、プラズマ反応器の化学量論H2：CO2供給比が推奨されます。SEIの標高によるMEOHの生産性の強化は、2倍のSEI増加結果が17％高いMEOHスループットのみでのみ増加するため、お勧めしません。

Conversion of steel industry off-gases to value-added chemicals enabled by renewable electricity can significantly reduce the environmental burden of the steelmaking process. Herein, we demonstrate that CO2 reduction by H2, both contained in steel mill off-gases, to form syngas via the reverse water-gas-shift reaction is effectively performed by nanosecond pulsed discharges at atmospheric pressure. The experimental results suggest the following: (i) An optimum interelectrode distance exists, maximizing CO2 conversion. (ii) CO2 conversion at constant SEI follows a nonmonotonic trend with H2 excess. CO2 conversion increases with H2 excess up to H2:CO2 = 3:1 upon shifting the chemical equilibrium. At larger H2:CO2, both gas cooling, promoted by the high H2 content, and hindered CO2 collisions in a highly diluted stream hamper CO2 conversion. (iii) SEI enhances CO2 conversion, but the effect decreases with increasing SEI due to equilibrium limitations. A stoichiometric H2:CO2 feed ratio in the plasma reactor is recommended for higher energy efficiency. Intensifying MeOH productivity via SEI elevation is not advised as a 2-fold SEI increase results only in 17% higher MeOH throughput.