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Ammonia and nitrogen-based fertilizer production by solar-thermochemical processes

Vieten, Josua und Guban, Dorottya und Roeb, Martin und Lachmann, Bruno und Richter, Sebastian und Sattler, Christian (2020) Ammonia and nitrogen-based fertilizer production by solar-thermochemical processes. AIP Conference Proceedings, 2303, Seite 170016. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0030980. ISSN 0094-243X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
931kB

Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/5.0030980

Kurzfassung

Ammonia is one of the most-produced chemicals in the world. It is applied in the fertilizer industry, and nitrogen fertilizers are a necessity to feed the world's growing population. Due to the high energy demand of the Haber- Bosch ammonia synthesis process, and due to the energy-intensive production of its precursors hydrogen and nitrogen, this process is associated with a significant carbon footprint. To reduce the greenhouse gas emissions of ammonia and fertilizer production, the authors develop solar-thermochemical routes for the production of nitrogen and hydrogen. Here we present an energetic optimization for combining pressure swing adsorption and thermochemical air separation to beat the energy efficiency of cryogenic air separation, and show recent results on materials development and experimental test campaigns of such two-step thermochemical redox cycles. We show that solar-thermochemical air separation is feasible and hint towards potential improvements of this technology and associated synergistic effects in fertilizer production. By this means, the CO2 emissions of fertilizer production can be significantly reduced through application of concentrated solar energy. Future challenges include reactor design and heat recovery, as well as the selection of suitable redox materials.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140486/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ammonia and nitrogen-based fertilizer production by solar-thermochemical processes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vieten, JosuaJosua.Vieten (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guban, Dorottyadorottya.guban (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roeb, MartinMartin.Roeb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lachmann, BrunoBruno.Lachmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, SebastianSebastian.Richter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Dezember 2020
Erschienen in:AIP Conference Proceedings
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:2303
DOI:10.1063/5.0030980
Seitenbereich:Seite 170016
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0094-243X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solar, ammonia, air separation, thermochemical
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Solare Brennstoffe
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:18 Jan 2021 10:54
Letzte Änderung:24 Okt 2023 11:24

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