Developing Oxygen Carriers for Chemical Looping Biomass Processing: Challenges and Opportunities
Source abstract
Abstract
Abstract Among the various thermochemical biomass conversion pathways, chemical looping gasification and chemical looping reforming, collectively known as chemical looping biomass processing (CLBP), offers numerous advantages, including the generation of renewable hydrogen, high exergy efficiency, inherent carbon capture, and process intensification. Like all other chemical looping applications, oxygen carriers play key roles in determining the effectiveness and efficiency of CLBP. In addition to the requirement for high oxygen transfer capacity, the chemical activity of the lattice oxygen also needs to be modulated to steer the selectivity of CLBP toward syngas. Furthermore, it is desirable for the CLBP oxygen carriers to possess catalytic activities that accelerate the conversion of biomass‐based feedstocks. However, despite the large volume of relevant research publications, the diversity in oxygen carrier formulations, biomass compositions, and test conditions used leads to mixed views regarding the structural–functional relationships between oxygen carriers and their performance during CLBP. To address the above knowledge gap, this review presents a systematic, but non‐exhaustive summary of the development and evaluation of oxygen carriers for CLBP applications, with an aim to elucidate the rational design principles and operation parameters toward optimal process efficiency.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Chemical Looping and Thermochemical Processes · Industrial Gas Emission Control · Carbon Dioxide Capture Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Environmental Engineering College of Biology and the Environment Nanjing Forestry University 159 Longpan Road Nanjing Jiangsu Province 210037 China
The Residues and Resource Reclamation Centre Nanyang Environment and Water Resource Institute Nanyang Technological University 1 Cleantech Loop, CleanTechOne, #06‐08 Singapore 637141 Singapore
School of Chemical and Biomedical Engineering Nanyang Technological University 62 Nanyang Avenue Singapore 637459 Singapore
Funding
National Natural Science Foundation of China · Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions · National Research Foundation Singapore · Nanyang Technological University
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.cej.2019.02.18810.1016/j.cej.2019.02.188 ↗
2. 10.1016/j.ijggc.2019.01.01910.1016/j.ijggc.2019.01.019 ↗
3. 10.4324/978131576641610.4324/9781315766416 ↗
4. REN21 · 2019
5. 10.1038/s41929-017-0007-z10.1038/s41929-017-0007-z ↗
6. 10.1016/j.cej.2015.04.10510.1016/j.cej.2015.04.105 ↗
7. 10.1016/j.biortech.2019.12238610.1016/j.biortech.2019.122386 ↗
8. 10.1016/j.rser.2017.09.11310.1016/j.rser.2017.09.113 ↗
9. 10.1016/j.enconman.2018.12.09710.1016/j.enconman.2018.12.097 ↗
10. 10.1016/j.applthermaleng.2018.03.05010.1016/j.applthermaleng.2018.03.050 ↗
11. 10.1016/j.rser.2018.03.07110.1016/j.rser.2018.03.071 ↗
12. Zhao M. L. · 2017
13. 10.1039/C6EE03718F10.1039/C6EE03718F ↗
14. 10.1016/j.energy.2006.02.00610.1016/j.energy.2006.02.006 ↗
15. 10.1016/0360-5442(87)90119-810.1016/0360-5442(87)90119-8 ↗
16. 10.1002/aic.1469510.1002/aic.14695 ↗
17. 10.1021/acs.iecr.7b0420410.1021/acs.iecr.7b04204 ↗
18. 10.1021/acs.iecr.5b0295310.1021/acs.iecr.5b02953 ↗
19. 10.1021/ef201329x10.1021/ef201329x ↗
20. 10.1021/ef301120r10.1021/ef301120r ↗
21. 10.1016/j.egypro.2011.01.07010.1016/j.egypro.2011.01.070 ↗
22. 10.1021/acs.iecr.8b0588010.1021/acs.iecr.8b05880 ↗
23. 10.1016/j.pecs.2011.09.00110.1016/j.pecs.2011.09.001 ↗
24. 10.1039/C9EE03793D10.1039/C9EE03793D ↗
25. 10.1002/ente.20190092510.1002/ente.201900925 ↗
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27. 10.1021/acs.energyfuels.0c0100610.1021/acs.energyfuels.0c01006 ↗
28. 10.1016/j.ijggc.2008.06.00210.1016/j.ijggc.2008.06.002 ↗
29. 10.1016/j.ijggc.2012.11.02510.1016/j.ijggc.2012.11.025 ↗
30. 10.1016/j.fuproc.2017.12.01010.1016/j.fuproc.2017.12.010 ↗
31. 10.1016/j.cej.2018.03.01610.1016/j.cej.2018.03.016 ↗
32. 10.1016/j.jclepro.2017.05.01110.1016/j.jclepro.2017.05.011 ↗
33. 10.1021/acs.energyfuels.5b0025610.1021/acs.energyfuels.5b00256 ↗
34. 10.1021/acssuschemeng.9b0383110.1021/acssuschemeng.9b03831 ↗
35. 10.1016/j.ijggc.2018.05.02110.1016/j.ijggc.2018.05.021 ↗
36. 10.1016/j.fuproc.2019.04.00910.1016/j.fuproc.2019.04.009 ↗
37. 10.1016/j.ijhydene.2018.09.12610.1016/j.ijhydene.2018.09.126 ↗
38. 10.1016/j.biortech.2018.02.06410.1016/j.biortech.2018.02.064 ↗
39. 10.1007/s12649-014-9328-110.1007/s12649-014-9328-1 ↗
40. 10.1016/j.biombioe.2017.11.00810.1016/j.biombioe.2017.11.008 ↗
41. 10.1016/j.ijhydene.2018.12.21610.1016/j.ijhydene.2018.12.216 ↗
42. 10.1016/j.ijhydene.2016.07.26110.1016/j.ijhydene.2016.07.261 ↗
43. 10.1021/acs.energyfuels.8b0158810.1021/acs.energyfuels.8b01588 ↗
44. 10.1016/j.cej.2015.10.09210.1016/j.cej.2015.10.092 ↗
45. 10.1016/j.ijhydene.2018.06.14710.1016/j.ijhydene.2018.06.147 ↗
46. 10.1016/j.cej.2019.12234610.1016/j.cej.2019.122346 ↗
47. 10.1016/j.applthermaleng.2015.03.08210.1016/j.applthermaleng.2015.03.082 ↗
48. 10.1016/j.ijhydene.2018.08.19710.1016/j.ijhydene.2018.08.197 ↗
49. 10.1016/j.fuproc.2019.03.01910.1016/j.fuproc.2019.03.019 ↗
50. 10.1016/j.ijhydene.2017.07.17310.1016/j.ijhydene.2017.07.173 ↗
51. 10.1016/j.ijhydene.2017.08.13310.1016/j.ijhydene.2017.08.133 ↗
52. 10.1016/j.cej.2014.09.00510.1016/j.cej.2014.09.005 ↗
53. 10.1016/j.jclepro.2018.07.26310.1016/j.jclepro.2018.07.263 ↗
54. 10.1016/j.ijhydene.2014.08.12210.1016/j.ijhydene.2014.08.122 ↗
55. 10.1021/ef502145710.1021/ef5021457 ↗
56. 10.1016/j.ijhydene.2015.09.12810.1016/j.ijhydene.2015.09.128 ↗
57. 10.1016/j.proci.2018.09.00210.1016/j.proci.2018.09.002 ↗
58. 10.1016/j.ijhydene.2013.09.02210.1016/j.ijhydene.2013.09.022 ↗
59. 10.1007/s40242-019-9225-z10.1007/s40242-019-9225-z ↗
60. 10.4209/aaqr.2015.05.029810.4209/aaqr.2015.05.0298 ↗
61. 10.1016/j.ijggc.2013.12.02310.1016/j.ijggc.2013.12.023 ↗
62. 10.1016/j.fuproc.2018.03.02610.1016/j.fuproc.2018.03.026 ↗
63. 10.1021/ie302626x10.1021/ie302626x ↗
64. 10.1016/j.ces.2014.08.01010.1016/j.ces.2014.08.010 ↗
65. 10.1016/j.proci.2012.07.07910.1016/j.proci.2012.07.079 ↗
66. 10.1039/C4RA11891J10.1039/C4RA11891J ↗
67. 10.1016/j.apenergy.2018.12.02910.1016/j.apenergy.2018.12.029 ↗
68. 10.1016/j.cej.2017.05.17610.1016/j.cej.2017.05.176 ↗
69. 10.1021/acssuschemeng.8b0323410.1021/acssuschemeng.8b03234 ↗
70. 10.1016/j.apcata.2013.06.01710.1016/j.apcata.2013.06.017 ↗
71. 10.1021/acs.energyfuels.9b0147410.1021/acs.energyfuels.9b01474 ↗
72. 10.1021/acs.energyfuels.7b0020810.1021/acs.energyfuels.7b00208 ↗
73. 10.1016/j.ces.2010.11.01010.1016/j.ces.2010.11.010 ↗
74. 10.1021/acs.energyfuels.6b0303610.1021/acs.energyfuels.6b03036 ↗
75. 10.1016/j.cej.2015.08.08510.1016/j.cej.2015.08.085 ↗
76. 10.1016/j.fuel.2018.09.00310.1016/j.fuel.2018.09.003 ↗
77. 10.1016/j.ijggc.2019.06.01910.1016/j.ijggc.2019.06.019 ↗
78. 10.1016/j.cej.2012.04.05210.1016/j.cej.2012.04.052 ↗
79. 10.1016/j.ijggc.2013.04.02010.1016/j.ijggc.2013.04.020 ↗
80. 10.1016/j.fuel.2014.02.06110.1016/j.fuel.2014.02.061 ↗
81. 10.1016/j.fuel.2010.12.03410.1016/j.fuel.2010.12.034 ↗
82. 10.1021/acs.energyfuels.8b0284910.1021/acs.energyfuels.8b02849 ↗
83. 10.1021/ef300712u10.1021/ef300712u ↗
84. 10.1016/j.fuel.2015.10.04910.1016/j.fuel.2015.10.049 ↗
85. 10.1016/j.apenergy.2015.10.00610.1016/j.apenergy.2015.10.006 ↗
86. 10.1007/s10973-014-4074-y10.1007/s10973-014-4074-y ↗
87. 10.1016/j.cej.2016.11.14310.1016/j.cej.2016.11.143 ↗
88. 10.1016/j.ijhydene.2008.05.05410.1016/j.ijhydene.2008.05.054 ↗
89. 10.1016/j.ijhydene.2011.01.07310.1016/j.ijhydene.2011.01.073 ↗
90. 10.1016/j.apenergy.2018.08.02510.1016/j.apenergy.2018.08.025 ↗
91. 10.1021/acs.energyfuels.6b0028410.1021/acs.energyfuels.6b00284 ↗
92. 10.1016/S1003-9953(11)60408-810.1016/S1003-9953(11)60408-8 ↗
93. 10.1002/cjce.2204610.1002/cjce.22046 ↗
94. 10.1021/ie400612g10.1021/ie400612g ↗
95. 10.1016/j.biortech.2013.04.05510.1016/j.biortech.2013.04.055 ↗
96. 10.1016/j.ijggc.2013.09.01210.1016/j.ijggc.2013.09.012 ↗
97. 10.1016/j.cej.2017.07.17510.1016/j.cej.2017.07.175 ↗
98. 10.1016/j.ijhydene.2017.04.24610.1016/j.ijhydene.2017.04.246 ↗
99. 10.1016/j.cej.2016.02.11510.1016/j.cej.2016.02.115 ↗
100. 10.1021/acs.iecr.9b0253210.1021/acs.iecr.9b02532 ↗