DQB Talks

Gasification of carbon and CO2 into CO at low vacuum through combined plasma and heating exposure

Sala 8.2.30, Ciências ULisboa

Por Edwin J. Devid (Dutch Institute for Fundamental Energy Research - DIFFER).

Host: Paulo Martinho.

Atmospheric CO2 concentrations still continue to rise in 2020 [1] and are threatening the goals of the Paris Agreement [2]. By activating CO2 through plasma, CO2 is reduced into CO where CO is not only a high-value chemical for the chemical industry but also allow to store renewable electricity into chemical energy via an intermittent way at the cost of CO2 consumption. Currently, mere CO2 dissociation through non-thermal inductively coupled Radio Frequency (RF) plasma is not economically viable to obtain both high CO2 conversion and energy recovery efficiencies [3,4].

In this experiment, CO2 dissociation by plasma is assisted by the co-reactant carbon. Through this co-reactant, additional processes will take place that aids the CO2 dissociation into CO. In low vacuum (~1.3 mbar CO2), carbon is heated (till 1000 K, in a quartz tray) while being exposed to CO2 plasma. This process gives increased yields of CO where O2 gas is consumed by the dominating process: 2C + O2 –> 2 CO. No evidence of the gas phase back reaction CO + 1/2O2 –> CO2 is observed. By usage of isotopic carbon13 and modeling of the mass spectrometric data, the different processes operating (i.e. 2C + O2 –> 2 CO versus CO2 –> CO + 1/2O2 and CO2 + C –> 2 CO) are disentangled. Under a buildup ~1.3 mbar CO2 atmosphere plus combined plasma and heat exposure upon the carbon gives, with increasing temperature a steeply rising of emitted CO at the cost of declining O2 and CO2. From the isotopic carbon is determined that after plasma and heat exposure: the surface color, surface area and pore volume has been changed. In addition the sample mass is reduced (carbon consumption up to 36% gravimetrically), confirming that carbon is consumed.

This potentially opens a new way toward O2 removal during CO2 dissociation processes by combining plasma with heating of carbon to generate a clean CO2/CO stream. If the carbon is of a biogenic origin, the process as a whole is sustainable and fossil free CO is generated. Other additional processes that aid to further increase the CO yield (like reverse Boudouard reaction: CO2 + C –> 2 CO) help to find ways for industry to reach higher CO yields by both increasing the CO2 conversion and the consumption of O2 through the presence of carbon via non-thermal plasma.

References:
[1] IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change., P. R. Shukla et al.]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA.
[2] C. Streck et al., Journal for European Environmental & Planning Law, (2016). 13. 3-29.
[3] R. Snoeckx and A. Bogaert, Chem. Soc. Rev., 46, (2017).
[4] Wolf, A. J. et al., The Journal of Physical Chemistry C, 124, 31, (2020), 16806-16819

11h00-12h00
Departamento de Química e Bioquímica | Ciências ULisboa
Logótipo do evento

No dia 04 de abril, pelas 14h30, será gravado um episódio em direto do podcast "A Escala do Clima" de Filipe Duarte Santos (Professor Jubilado de CIÊNCIAS).

Fotografia de aluna

Uma iniciativa aberta a toda a comunidade académica da ULisboa.

Fotografia de coleção de insetos

The course includes several case studies of insect adaptation, and the most recent overview on insect evodevo, plasticity, ecophysiological responses and conservation under global change.

A iniciativa, promovida pela Rede Campus Sustentável (da qual CIÊNCIAS faz parte), é direcionada para o incentivo à colaboração entre as pessoas que pertencem a estruturas existentes ou em fase de constituição.

Logótipo CIE

A leading venue for presenting and discussing the latest research, industrial practice and innovations in dependable and secure computing.

Título/data/local do evento e fotografia aérea de vias urbanas

Conferência da redeMOV, por Gabriel Costa Valença.

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por João Neves (CFTC).

Edição anterior da Jobshop Ciências

Evento de empregabilidade - 08 e 09 de abril

Título do evento

A collaborative initiative supported by five Portuguese research centers, aimed at strengthening and connecting the geometry research community in Portugal.

RSS Meetup, por Rodrigo Bruno (IST, ULisboa).

Equipa da Raiz Vertical Farms

Uma Experiência Única sobre Agricultura Urbana e Energia Renovável.

Seminário do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, por Amidou Sorgho (Instituto de Astrofísica de Andalucía - IAA-CSIC, Spain).

Seminário de Lógica Matemática, por Eduardo Skapinakis (Universität Tübingen / NOVA FCT).

Título/data/local do evento e fotografia da cidade de Lisboa

The conference aims to bring together students and young researchers working in Mathematics, Statistics, and Applications with a view to fostering discussions and collaborations amongst participants.

Título "Para um ensino humanista das ciências" e logótipos das entidades organizadoras

O evento tem como tema principal "Para um ensino humanista das ciências" e conta com a participação de vários professores de CIÊNCIAS.

Título/data/local do evento e representação de ser humano

Workshop de Medicina Nuclear, organizado pelo Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica.

Microplásticos em suspensão no oceano

O curso tem como objetivo dar formação sobre a problemática da contaminação por detritos de plástico dos nossos ecossistemas, bem como alertar para os potenciais efeitos deletérios nos organismos - candidaturas até 22 de março.

Banner do Dia de Ciências 2025

A 29 de abril assinalamos o 114.º aniversário de CIÊNCIAS.

Junte-se a nós no Grande Auditório de CIÊNCIAS para uma tarde de celebração que reúne toda a comunidade da Faculdade.

Logótipo C-Academy

O curso oferece uma base sólida sobre os fundamentos e práticas essenciais para proteger sistemas e dados num mundo cada vez mais digital - candidaturas até 13 de abril.

Fotografia de fábrica a emitir poluição para a atmosfera

The course aims at enabling the participants to use different methods to measure the impacts of pollutants on ecosystems.

Um concurso de programação dirigido aos alunos do ensino secundário (11.º e 12.º anos), que visa promover a prática e o gosto pela programação.

Banner Dia Aberto de CIÊNCIAS 2025.

Bem-vindos a Ciências ULisboa!

Fotografia de Chapim-azul

The goal of this course is to provide the participants with the most recent and practical knowledge on the use of Functional Diversity.

Mão a segurar em globo de vidro

Curso acreditado pelo CCPFC para efeitos de progressão na carreira dos professores na dimensão cientifico-pedagógica dos grupos 230, 420, 510, 520 e 560, com candidaturas até 30 de abril.

Título/data/local do evento, logótipos das entidades organizadoras e fotografia de peixe

The event aims to facilitate the exchange of information and knowledge among professionals to advance the understanding, collaboration and capabilities of aquaculture to respond to the impact of climate change in a rapidly changing global environment.

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