search 

Official Publication of:

Find all of your industry-related resources in one spot. Visit the POWER STORE (HTTP://STORE.POWERMAG.COM/?LIMIT=24) now.

Simulators: here today, obsolete tomorrow?Introducing Embedded Simulation

Home (http://www.powermag.com)  /  Business (http://www.powermag.com/category/business/) /Fuel Cells Could Be a “Game-Changer” for Carbon Capture

Menu Follow Us

PRINT MODE : ON

Save to myPOWER

Fuel Cells Could Be a “Game-Changer” for Carbon Capture05/11/2016 | Thomas Overton

Fuel cells powered by natural gas, biogas, and hydrogen are a rapidly expanding option for distributed generation, with fuel cell  –based powerplants being deployed in capacities into tens of megawatts. But as the technology improves and costs begin to scale, opportunities for otherapplications are being explored.

One such application may even go beyond power generation. Danbury, Conn.–based FuelCell Energy (FCE), one of the largest suppliers of fuelcells worldwide, and ExxonMobil announced (http://fcel.client.shareholder.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=969386) a partnership on May 5 toexplore the possibilities for using fuel cells for carbon capture.

Fuel Cells Using Flue Gas

According to Kurt Goddard, FCE’s vice president of investor relations, the application will depart from the traditional method of powering the fuelcells with ambient air and methane.

“What we found is there is a unique side reaction and benefit of our standard typical fuel cell, and instead of ambient air, we can bring in the fluegas from a coal plant or gas plant, and we can concentrate the CO  that is coming in.”

Normally in FCE’s carbonate fuel cells, methane is reformed in the cell anode to create CO  and H , which is then used to generate electricity bycombining with oxygen from ambient air to create an electric current and exhaust streams of water vapor and CO . The carbon-capture fuel cellwill still be powered by methane, but by using flue gas instead of ambient air, the chemical reactions in the cell can concentrate up to 90% of theincoming CO , which flows with the CO  generated in the reforming process into the normal exhaust stream, where it can easily be separatedfrom the water vapor.

A critical difference—and bonus—in this process is that rather than being a parasitic drain on the plant, it actually generates additional power(Figure 1). According to FCE, the power output is larger than the parasitic drain from conventional carbon-capture technologies.

2

2 2

2

2 2

(http://cdn.powermag.com/wp-content/uploads/2016/05/module-lineup-shadow-edit.jpg)

1. Fuel cells powered by natural gas could potentially function as carbon capture technology by using power plant flue gas

instead of ambient air. Courtesy: FuelCell Energy

 

In addition, Goddard said, “We can destroy roughly two-thirds of the NO  in the flue gas.”

How much CO  can be captured depends on how many fuel cells are employed, as each can handle only a certain amount of flue gas. A typical500-MW combined cycle plant would need around 120 MW of fuel cells to achieve 90% capture, Goddard said, while an equivalent coal plantmight need around 400 MW of fuel cells because of its lower efficiency.

“You can add a couple over time and do it in increments. You do not have to do it all at once.”

Commercial deployment is still years away, but representatives from both companies are optimistic about the potential, which Vijay Swarup, vicepresident for research and development at ExxonMobil Research and Engineering called a “game changer” for carbon-capture technology.

Profitable Carbon Capture?

Efforts to deploy carbon-capture at grid scale have run into serious problems with CO  capture performance and costs. The only operationalutility-scale facility, SaskPower’s Boundary Dam Project in Canada (http://www.powermag.com/saskpowers-boundary-dam-carbon-capture-project-wins-powers-highest-award/), suffered from substantial operational problems its first year of operation, though it has recently seen moresuccess (http://www.powermag.com/saskpower-carbon-capture-facility-operating-more-reliably/). Southern Co.’s Kemper County project inMississippi has been plagued with delays and huge cost overruns (http://www.powermag.com/kemper-county-igcc-costs-rise-and-delays-loom-again/) that most recently have drawn attention from the Securities and Exchange Commission (http://www.powermag.com/southern-co-kemper-igcc-delays-cost-surges-are-under-sec-scrutiny/).

Other projects, such as NRG’s retrofit project at the W.A. Parish plant (http://www.powermag.com/commercial-scale-carbon-capture-project-starts-construction-in-texas/) near Houston and the proposed Texas Clean Energy Project (http://www.powermag.com/is-polygeneration-the-future-for-clean-coal/) near Midland, have faced criticism that their reliance on enhanced oil recovery negates climate benefits of carbon capture(http://www.powermag.com/is-eor-a-dead-end-for-carbon-capture/). No matter the approach, all current carbon-capture technologies sufferfrom substantially increased costs of generation and reduced net power output.

x

2

2

myPOWER my dashboard (http://engage.powermag.com/content/home?

mypower)

Read More  (http://www.powermag.com/how-will-the-supreme-court-stay-affect-the-clean-power-plan/?mypower)

How Will the Supreme Court Stay Affect the CleanPower Plan? (http://www.powermag.com/how-will-the-supreme-court-stay-affect-the-clean-power-plan/?mypower)One of the witnesses testifying before the U.S. Senate Committee onEnvironment and Public Works… Read More  (http://www.powermag.com/experts-gas-powers-

expansion-riddled-with-roadblocks/?mypower)

Experts: Gas Power's Expansion Riddled withRoadblocks (http://www.powermag.com/experts-gas-powers-expansion-riddled-with-roadblocks/?mypower)  Even though it may dominate forecasts, natural gas–fired generation faces atroubled expansion in…

Read More  (http://www.powermag.com/dte-to-retire-eight-coal-fired-units-at-three-plants/?mypower)

DTE to Retire Eight Coal-Fired Units at Three Plants(http://www.powermag.com/dte-to-retire-eight-coal-fired-units-at-three-plants/?mypower)Michigan utility DTE Energy announced on June 8 that it would retire a totalof…

Learn More (?mypower)

4F: How Our Response to Failure Contributes toReliability (?mypower)

The possibilities of employing fuel cells to reduce power plant emissions for both coal plants (http://www.powermag.com/is-a-new-hybrid-system-the-cure-for-coal-powers-ills/) and natural-gas combined cycle plants (http://www.powermag.com/next-generation-of-gas-fired-power-starts-to-take-shape/), and potentially capture CO  have drawn research attention in recent years, though applications have typically involvedplacing the fuel cells in front of the turbines or replacing typical combustion processes altogether. The FCE-ExxonMobil initiative is among thefirst to look at placing the fuel cells after combustion.

ExxonMobil began working with FCE on this project several years ago, Goddard said, beginning with informal discussions that led to more formaltesting. With the potential now clear, the two companies have gone public with the initiative. The partnership will focus initially on how to furtherincrease efficiency in separation and concentration of the CO  from gas turbine exhaust. That is expected to take one to two years.

Goddard said FCE and ExxonMobil scientists will be working to better understand the chemical processes that are taking place and how theyrespond to different compositions of flue gas. Assuming success, the second phase will move to a small-scale pilot project for additional testing,then integration into a larger-scale pilot facility.

—Thomas W. Overton, JD is a POWER associate editor (@thomas_overton, @POWERmagazine). 

PRINT MODE : ON

2

2

COAL BUSINESS

COAL