Electrochemical removal of impurities in molten ZnCl2-KCl-NaCl

Abstract

As part of the ongoing development to create renewable fuel sources the ABC salt project (Horizon2020 (grant agreement number 764089)) is creating a lab scale catalytic conversion of biomass into biofuel. The process of converting the biomass utilises a salt bed for catalysis and heat transfer as part of its process. The salt used for this will be mixed with the biomass as the biomass undergoes pyrolysis, and it is of interest to see how this salt may be reused.

Electrochemical removal of biomass remains has been proposed as a possible recycle tool, and this thesis explores this tool. The salt of interest is \ce{ZnCl2-KCl-NaCl}, with 44.3-41.9-13.8 mol\% composition. Electrochemically little is known about this, but the electrochemical range under standard conditions is believed to be limited to [-0.76, 1.36] V because of the zink cloride.

The biomass used will have an effect on which elements may be left in the salt. Finding ways to remove these are of importance as they might change properties of the salt such as its melting point, making reuse of the salt impossible. The biomass might leave traces of among others silicon, potassium, clorine, magnesium and calsium if its straw or pine wood, while lignin as a feedstock will leave a significant amount of sulphur from its production.

The salt is inspected electrochemically with an AUTOLAB and NOVA (2.1.4) software. The breakdown voltage is attempted confirmed and for the salt composition used can be said to be somewhere between 1.7 and 2.12 V. The electrochemical methods used are however not sufficient to tell if these or any elements are possible to remove.

Som ein del av pågåande utvikling av fornybare brennstoff jobber ABCsalt-prosjektet med ein nyvinnande katalytisk omgjering av biomasse til biodrivstoff i lab-skala. Prossessen med omgjeringa av biomassen nyttar eit saltbad som varmeoverføringsmedia og katalysator. Saltet vert blanda med biomassen før biomassen går gjennom ein pyrolytisk prosess, og det er av høg interesse å attvinne saltet. Det er føreslege å nytte elektrokjemiske metodar for å fjerne rester frå biomasse, og denne masteroppgåva ser på desse metodane. Saltet det er snakk om er ZnCl2 – KCl – NaCl med ei mol%-samansetjing på 44,3-41,9- 13,8. Reint elektrokjemisk er dette saltet lite kjent, men dei elektrokjemiske grensene er rekna å vera mellom [-0,76 - 1,36] V på grunn av sinkkloridet i saltet. Typen biomasse nytta vil ha innverknad på kva grunnstoff som kan bli verande att i saltet etter mekanisk rensing. Å finne ein metode for å fjerne desse er viktig då grunnstoffa kan ha innverknad på eigenskapane til saltet som til dømes smeltepunkt, som kan gjere gjenbruk av saltet umogleg. Dersom biomassen er strå eller lignin kan det vere mellom anna silikon, kalium, kalsium, klor og magnesium. Dersom lignin vert nytta kan det føre til store mengder sulfater frå produksjonen av dette. Saltet vert utforska med ein AUTOLAB og NOVA (2.1.4) programvare. Potensialdifferansen der saltet vert øydelagd er forsøkt stadfesta, for saltsamansetjinga nytta i oppgåva er ho funne til å vera ein stad mellom 1,7 og 2,12 V. Dei elektrokjemiske metodane som er nytta er ikkje gode nok til å seia om nokon grunnstoff frå biomassen kan fjernast.