Plasma Gas - Biomass gasification in medium temperature plasmas (Plasma Gas)

Third party funded individual grant


Acronym: Plasma Gas

Start date : 01.07.2014

End date : 30.09.2017

Website: https://www.evt.tf.fau.de/forschung/forschungsschwerpunkte/verbrennung_vergasung/plasmagas/


Project details

Short description

The allothermal gasification technology is the key to produce hydrogen, synthetic natural gas and chemical products in the global energy transition. Compared to conventional thermal gasification, the plasma-assisted gasification could reach better reaction kinetics due to the existing free radicals and particles at high temperatures.

Amongst all, the most promising technology is the non-thermal plasma process, in which the thermal equilibrium state is not reached. The light electrons are accelerated through heating with an electrical field to the middle energy level, which is much higher than the energy level of neutral gas molecules. According to operation conditions, the gas temperature will be heated only by 10 K up to 1000 K.

The dynamic flexibility of the plasma generator provides the possibility to use the excess current from the renewable sources. In this way, the reaction enthalpy of the endothermal gasification reactions can be offered from the fluctuated electrical energy. The electrical energy is converted to chemical energy and can either be stored in synthesis gas or through the following synthesis in liquid or gaseous secondary energy carriers.
The influence of the plasma on reaction kinetics of the biomass gasification will be investigated in this project.

Scientific Abstract

Die allotherme Vergasung ist eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung von Wasserstoff, SNG und Chemikalien aus Biomasse in der globalen Energiewende. Im Vergleich zur konventionellen thermischen Vergasung ermöglicht die plasma-gestützte Biomassevergasung eine verbesserte Reaktionskinetik durch die Bereitstellung freier Radikale und Teilchen hoher Temperatur.

Besondere vielversprechend sind thermodynamische Nichtgleichgewichtsplasmen, in denen sich kein thermisches Gleichgewicht einstellt. Hier werden die leichten elektrisch geladenen Elektronen durch ein elektrisches Feld auf mittlere Energien aufgeheizt, die weit über denen der neutralen Gasmoleküle liegen, deren Gastemperatur sich je nach Betriebsbedingungen des NTP nur um einige 10 bis 1000 K erhöht.

Die dynamische Flexibilität des Plasmagenerators bietet sich für die Nutzung von Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen an. So kann fluktuierende elektrische Energie die Reaktionsenthalpie endothermer Vergasungsreaktionen bei der allothermen Wasserdampfvergasung bereitstellen. Elektrische Energie wird in chemisch gebundene Energie umgewandelt und im Synthesegas oder – über nachfolgende Synthesen – flüssigen oder gasförmigen Sekundärenergieträgern gespeichert.
Untersucht wird der Einfluss der Plasmen auf die Reaktionskinetik der Biomassevergasung.

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