Los combustibles directos producidos con energía solar pueden proporcionar un camino viable hacia el transporte sostenible, especialmente para el sector de la aviación de larga distancia que depende en gran medida del combustible para aviones. Este estudio informa sobre la prueba experimental de un reactor solar que utiliza energía solar concentrada para la producción de gas de síntesis, una mezcla principalmente de H 2 y  CO, que sirve como precursor para la síntesis de queroseno y otros combustibles de hidrocarburos líquidos.

Reformado en seco de metano mediante un ciclo redox basado en ceria en una torre solar de concentración

La ruta de conversión termoquímica se basa en el reformado en seco de CH 4  a través de  un proceso cíclico redox de 2 pasos que utiliza la intermediación de ceria no sacrificial (CeO 2 ), que comprende: (1) la reducción endotérmica de CeO 2− δ ox  con CH4  para formar CeO 2− δ rojo  y gas de síntesis ( δ  denota la no estequiometría); y (2) la oxidación exotérmica de CeO 2− δ red  con CO 2  para formar CO y el estado oxidado de CeO 2− δ ox. El reactor solar consta de una cavidad-receptor revestida con una estructura de cerámica porosa reticulada (RPC) y una sección tubular axial en la parte trasera de la cavidad rellena con un lecho empacado de aglomerados, tanto de RPC como de ceria pura. Las pruebas se realizan en una torre solar de alto flujo en condiciones y escala relevantes para la implementación industrial. Para una entrada de energía solar radiante de 10 kW (correspondiente a un flujo solar medio de 560 soles) a temperaturas en el rango de 800 a 1000 °C, con caudales de gas reaccionantes de 105 L min −1 normales y  concentraciones de CH 4  (reducción etapa) y CO 2  (etapa de oxidación) de hasta 20% en Ar, el proceso de reformado redox impulsado por energía solar produce una conversión molar máxima de CH 4  del 70 % y una conversión molar máxima de H 2 selectividad del 68%. La alimentación conjunta de CH 4  y CO 2  durante el paso de reducción dio como resultado la eficiencia energética más alta de energía solar a combustible del 27 %, definida como la relación entre el valor calorífico más alto del gas de síntesis producido y la suma de la entrada de energía de radiación solar. a través de la apertura del reactor solar y el poder calorífico superior del CH 4  alimentado al reactor solar. Independientemente del modo operativo, la composición del producto de gas de síntesis fue similar a igual  δ  alcanzado durante la reducción. La adición del lecho empaquetado tubular aumentó el rendimiento de gas de síntesis en un 32 %.

Zuber, M., Patriarca,M., Ackermann, S., Furler,P., Conceiça ̃o, R., Gonzalez-Aguilar, J., Romeroc, M., Steinfeld, A.,(2023) Metano seco reformando  vía un ciclo redox basado en ceria en una torre solar de concentración. Energía y combustibles sostenibles. https://doi.org/10.1039/D2SE01726A

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