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请叫我雷锋 · 发表于 2017-8-2 10:06:04

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《Fuel Cells in the Waste-to-Energy Chain: Distributed Generation Through Non-Conventional Fuels and Fuel Cells》
垃圾能源链中的燃料电池：通过非传统燃料和燃料电池的分布式发电
作者：
Stephen J. McPhail
Viviana Cigolotti
Angelo Moreno
出版社：Springer
出版时间：2012年

《Fuel Cells in the Waste-to-Energy Chain: Distributed Generation Through Non-Conventional Fuels and ...

目录
Part I Uncovering Hidden Potential
1 Abundance of Waste and Energy Scarcity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Stephen J. McPhail
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 The Source and Its Resources: Overview of Fuels
Conventional and Non-conventional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Fossil Energy Reserves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 Energy Flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.3 Renewable Energy Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.4 Biomass and Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 The Implications of the Products Curve: Emissions
and Waste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.1 Status of Gaseous Waste Emissions. . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2 Status of Solid/Liquid Waste Emissions. . . . . . . . . . . . . 15
1.4 Centralized Versus Localized Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 Biomass and Waste as Sustainable Resources . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Viviana Cigolotti
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Biomass: an Unlimited Resource . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.1 Bioenergy in Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.2 Global Biomass Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3 Waste and Residues: Refuse as Resource . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.1 Waste in Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4 Biomass and Waste Conversion Technologies . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5 Competitive Costs for Bioenergy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.6 Case Study: Energy Potential of Selected Biomass
Types in Italy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
ix
2.6.1 Energy Potential of Organic Fraction of Municipal
Solid Waste in Italy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.6.2 Energy Potential of Animal Manure in Italy. . . . . . . . . . 43
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Part II Winning Fuel From Residue
3 Anaerobic Digestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Erica Massi
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2 The Microbial Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3 Biogas Production and Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4 Biogas End Uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.5 Hydrogen Production by Dark Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.6 Digestate Post-Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.7 Anaerobic Digestion Plant Processes and Typologies . . . . . . . . . 58
3.7.1 Anaerobic Digestion Plant Technologies . . . . . . . . . . . . 58
3.7.2 Classification of Anaerobic Digesters . . . . . . . . . . . . . . 60
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4 Biomass and Waste Gasification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Katia Gallucci
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.2 Thermal Conversion Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.3 Gasification Process and Tar Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.4 Prediction of Products Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.5 Types of Gasifiers and Available Technologies . . . . . . . . . . . . . 73
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5 Digesters, Gasifiers and Biorefineries: Plants and Field
Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Erica Massi, Hary Devianto and Katia Gallucci
5.1 Biogas Installations and Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.1.1 The Biorefinery Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.1.2 Bioethanol from Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.2 Gasifiers Plants and Demonstration Projects . . . . . . . . . . . . . . . 93
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Part III Pushing for Quality End Use
6 Molten Carbonate Fuel Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Ping-Hsun Hsieh, J. Robert Selman and Stephen J. McPhail
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.2 Operating Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
x Contents
6.3 State-of-the-Art Components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.4 General Needs of the Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7 Solid Oxide Fuel Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Robert Steinberger-Wilckens
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2 Operating Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.3 State-of-the-Art in SOFC Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7.4 System Design and Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.5 Lifetime and Durability Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
7.6 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
8 Fuel Gas Clean-up and Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Giulia Monteleone, Stephen J. McPhail and Katia Gallucci
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8.2 Clean-up Methods and Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
8.2.1 An Overview of Traditional Processes for
H2S Abatement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
8.2.2 An Overview of Technologies to Remove Siloxanes
and Halides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.2.3 Low-temperature versus High-temperature Clean-up . . . . 131
8.2.4 The Case of Syngas: Tar Removal . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.3 Reforming Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
8.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
8.3.2 An Overview of Traditional Technologies for H2
Production from Fossil Fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.3.3 Reforming of Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
8.3.4 Trends in Reforming Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . 140
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9 High-Temperature Fuel Cell Plants and Applications . . . . . . . . . . 145
Viviana Cigolotti, Robert Steinberger-Wilckens,
Stephen J. McPhail and Hary Devianto
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.2 MCFC Plants and Applications: Status and Perspectives . . . . . . 147
9.2.1 Stationary CHP and Auxiliary Power . . . . . . . . . . . . . . 149
9.2.2 Alternative Fuels and Applications . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.3 SOFC Plants and Applications: Status and Perspectives . . . . . . . 153
9.3.1 Stationary CHP and Auxiliary Power . . . . . . . . . . . . . . 154
9.3.2 SOFC Field Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9.3.3 Operating SOFC on Alternative Fuels . . . . . . . . . . . . . . 160
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Contents xi
Part IV Connecting Powers
10 Biomethane and Natural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Erica Massi and Stephen J. McPhail
10.1 Biogas and the Benefits the Natural Gas Distribution Grid . . . . . 165
10.2 Biogas Upgrading to Biomethane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
10.2.1 Scrubbing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.2.2 Pressure Swing Adsorption (PSA). . . . . . . . . . . . . . . . . 170
10.2.3 Membranes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
10.3 Biomethane Injection in the Natural Gas Grid. . . . . . . . . . . . . . 174
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
11 Electricity and the Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Maria Gaeta
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11.2 Electricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
11.2.1 The Electricity Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
11.2.2 Smart Grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
11.2.3 Electricity Storage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
12 Prospects of Hydrogen as a Future Energy Carrier . . . . . . . . . . . 189
Ludwig Jörissen
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
12.2 Present Use of Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
12.3 Sources for Hydrogen Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
12.3.1 Hydrogen Production from Fossil Fuels . . . . . . . . . . . . . 194
12.3.2 CO2 Footprint. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
12.3.3 Hydrogen Production by Electrolysis. . . . . . . . . . . . . . . 195
12.3.4 Hydrogen Production from Biomass or Waste . . . . . . . . 196
12.3.5 Hydrogen Production from Thermochemical Cycles . . . . 197
12.4 Hydrogen Storage and Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
12.5 Hydrogen Production Cost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
12.6 Cost of Hydrogen Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
12.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Part V Implementation and Perspectives
13 Market and Feasibility Analysis of Non-conventional
Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Viviana Cigolotti
13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
xii Contents
13.2 Focus on an Integrated System Based on the
Waste-to-Energy Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
13.3 Case Study of a Real Plant in Italy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
13.3.1 Plant Description for the Anaerobic Digestion
of OFMSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
13.3.2 Cost-Benefit Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
13.3.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
14 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Stephen J. McPhail
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

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璀璨星空 · 发表于 2017-10-26 22:49:44

谢谢分享。
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御锋 · 发表于 2018-8-8 15:31:34

谢谢

真空能 · 发表于 2018-12-3 21:50:53

灰常好！灰常感谢！

dream · 发表于 2019-2-17 22:45:24

谢谢楼主分享，好料

mogudeng · 发表于 2020-5-24 21:17:05

楼主好人，一生平安

wx_lqWk5nLy · 发表于 2021-9-7 19:00:55

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