Renewable energy based catalytic CH4 conversion to fuels

Catalysis Science and Technology

Volumn 4, Issue 8, 2014, Pages 2397-2411

  Baltrusaitis, J ^a,b   Jansen, I ^c   Schuttlefield Christus, J D ^c  

^a LEHIGH UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF TWENTE   (Netherlands)

^c UNIVERSITY OF WISCONSIN OSHKOSH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EXTRACTION; HYDROCARBONS; REACTION INTERMEDIATES; SOLAR ENERGY;

CATALYTIC MATERIALS; CONVERSION METHODS; CONVERSION PROCESS; CONVERSION TECHNOLOGY; NATURAL GAS EXTRACTION; REACTION CONDITIONS; RENEWABLE ENERGIES; SCIENTIFIC LITERATURE;

NATURAL GAS;

EID: 84904098395     PISSN: 20444753     EISSN: 20444761     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cy00294f     Document Type: Review

References (164)

1. E. McFarland Science 2012 338 340 342
2. Washington, DC, U.S. Energy Information Administration, Proved Reserves of Natural Gas-International Energy Statistics, 2013
3. W. Liss Chem. Eng. Prog. 2012 108 34
4. Y. Chang X. Liu P. Christie Environ. Sci. Technol. 2012 46 12281 12282
5. J. N. Armor J. Energy Chem. 2013 22 21 26
6. G. J. Moridis T. S. Collett R. Boswell M. Kurihara M. T. Reagan C. Koh E. D. Sloan SPE Reservoir Eval. Eng. 2009 12 745 771
7. J. J. Spivey G. Hutchings Chem. Soc. Rev. 2014 43 792 803
8. L. Luo X. Tang W. Wang Y. Wang S. Sun F. Qi W. Huang Sci. Rep. 2013 3 1625 10.1038/srep01625
9. B. Christian Enger R. Lødeng A. Holmen Appl. Catal., A 2008 346 1 27
10. Q. Zhu S. L. Wegener C. Xie O. Uche M. Neurock T. J. Marks Nat. Chem. 2013 5 104 109
11. C. Hammond S. Conrad I. Hermans ChemSusChem 2012 5 1668 1686
12. S. Abelló D. Montané ChemSusChem 2011 4 1538 1556
13. J. P. Lange K. P. de Jong J. Ansorge P. J. A. Tijm Stud. Surf. Sci. Catal. 1997 107 81 86
14. Z. Chen T. F. Jaramillo T. G. Deutsch A. Kleiman-Shwarsctein A. J. Forman N. Gaillard R. Garland K. Takanabe C. Heske M. Sunkara E. W. McFarland K. Domen E. L. Miller J. A. Turner H. N. Dinh J. Mater. Res. 2010 25 3 16 10.1557/JMR.2010.0020
15. N. S. Lewis D. G. Nocera Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 15729 15735
16. Q. Schiermeier Nature 2013 496 156 158
17. R. Lan J. T. S. Irvine S. Tao Int. J. Hydrogen Energy 2012 37 1482 1494
18. U.S. Energy Information Administration, Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States, Washington, DC, 2013
19. SolarGIS © GeoModel Solar, http://solargis.info/doc/71, accessed January 2014
20. Y. Zhang L. Zhang S. Shuang F. Feng J. Qiao Y. Guo M. M. F. Choi C. Dong Anal. Lett. 2010 43 1055 1065
21. K. Takanabe J. Jpn. Pet. Inst. 2012 55 1 12
22. R. A. Periana O. Mironov D. Taube G. Bhalla C. Jones Science 2003 301 814 818
23. Z. Wang X. Zeng J. Electrochem. Soc. 2013 160 H604 H611
24. D. A. Hickman L. D. Schmidt Science 1993 259 343 346
25. S. C. Roy O. K. Varghese M. Paulose C. A. Grimes ACS Nano 2010 4 1259 1278
26. Y. Amenomiya V. I. Birss M. Goledzinowski J. Galuszka A. R. Sanger Catal. Rev. Sci. Eng. 1990 32 163 227
27. E. J. Cairns, in Advances in electrochemistry and electrochemical engineering, ed., P. Delahay, and, C. W. Tobias, Wiley Interscience, New York, 1971, ch. 5, vol. 8, pp. 337-392
28. D. Eng M. Stoukides Catal. Rev. Sci. Eng. 1991 33 375 412
29. C. Athanasiou G. Marnellos P. Tsiakaras M. Stoukides Ionics 1996 2 353 360
30. M. Stoukides J. Appl. Electrochem. 1995 25 899 912
31. I. Garagounis V. Kyriakou C. Anagnostou V. Bourganis I. Papachristou M. Stoukides Ind. Eng. Chem. Res. 2010 50 431 472
32. K. W. Frese Langmuir 1991 7 13 15
33. F. Hahn C. A. Melendres Electrochim. Acta 2001 46 3525 3534
34. P. Jacquinot B. Muller B. Wehrli P. C. Hauser Anal. Chim. Acta 2001 432 1 10
35. A. A. Yaremchenko V. V. Kharton A. A. Valente E. V. Frolova M. I. Ivanovskaya A. V. Kovalevsky F. M. B. Marques J. Rocha Catal. Lett. 2006 112 19 26
36. S. F. Au L. Blum A. Dengel B. Groß L. G. J. d. Haart K. Kimmerle M. Wolf J. Power Sources 2005 145 582 587
37. T.-J. Huang J.-F. Li J. Power Sources 2007 173 959 964
38. H. D. Gesser N. R. Hunter Catal. Today 1998 42 183 189
39. T. V. Choudhary A. E. Aksoylu D. W. Goodman Catal. Rev. Sci. Eng. 2003 45 151 203
40. A. Katsaounis J. Appl. Electrochem. 2010 40 885 902
41. D. Lance and E. G. Elworthy, French Patent, 1905, 352 687
42. R. Schonfelder Ber. Ges. Kohlentech. 1923 (iv) 247 263
43. P. L. Fabre J. Devynck B. Tremillon Tetrahedron 1982 38 2697 2701
44. T. Otagawa S. Zaromb J. R. Stetter J. Electrochem. Soc. 1985 132 2951 2957
45. H. P. Fritz T. Würminghausen J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1974 54 181 187
46. J. Cassidy S. B. Khoo S. Pons M. Fleischmann J. Phys. Chem. 1985 89 3933 3935
47. K. Ogura M. Kataoka J. Mol. Catal. 1988 43 371 379
48. K. Ogura C. T. Migita Y. Ito J. Electrochem. Soc. 1990 137 500 503
49. K. Ogura K. Takamagari Nature 1986 319 308 308
50. R. L. Cook A. F. Sammells J. Electrochem. Soc. 1990 137 2007 2008
51. L. W. Niedrach J. Electrochem. Soc. 1964 114 17
52. P. Sidheswaran J. Electrochem. Soc. India 1979 28 271
53. H. Binder A. Köhling G. Sandstede Rev. Energie Prim. 1965 1 48
54. H. Binder A. Köhling G. Sandstede Adv. Energy Convers. 1966 6 135 148
55. L. W. Niedrach T. M J. Electrochem. Soc. 1967 114 17
56. A. Parmaliana F. Frusteri F. Arena N. Giordano Catal. Lett. 1992 12 353 360
57. L. W. Niedrach J. Electrochem. Soc. 1966 113 645 650
58. E. A. Kolyadko V. Menyailova V. I. Podlovchenko Elektrokhimiya 1977 13 273
59. S. Y. Hsieh K. M. Chen J. Electrochem. Soc. 1977 124 1171 1174
60. M. G. Sustersic R. Córdova O. W. E. Triaca A. J. Arvía J. Electrochem. Soc. 1980 127 1242 1248
61. A. M. Castro Luna A. Delgado A. J. Arvia An. Asoc. Quim. Argent. 1981 69 301
62. M. Bonnemay, G. Bronoel, D. Doniat and J. P. Peasand, Fundamental study of adsorption of hydrocarbons on platinum electrode, presented in part at the American Chemical Society, 1969
63. A. A. Adams R. T. Foley J. Electrochem. Soc. 1979 126 775 778
64. G. R. Schoofs C. R. Arumainayagam M. C. McMaster R. J. Madix Surf. Sci. 1989 215 1 28
65. A. G. Sault and D. W. Goodman, in Molecule-Surface Interactions, ed., K. Lawley, John Wiley & Sons, England, 1989, vol. LXXVI, pp. 153-210
66. F. Viñes Y. Lykhach T. Staudt M. P. A. Lorenz C. Papp H.-P. Steinrück J. Libuda K. M. Neyman A. Görling Chem.-Eur. J. 2010 16 6530 6539
67. G. Psofogiannakis A. St-Amant M. Ternan J. Phys. Chem. B 2006 110 24593 24605
68. R. G. Zhang L. Z. Song Y. H. Wang Appl. Surf. Sci. 2012 258 7154 7160
69. Y. Chen D. G. Vlachos Ind. Eng. Chem. Res. 2012 51 12244 12252
70. S. Nave B. Jackson J. Chem. Phys. 2009 130 054701
71. S. Nave A. K. Tiwari B. Jackson J. Chem. Phys. 2010 132 054705
72. H. L. Abbott I. Harrison J. Catal. 2008 254 27 38
73. A. T. Anghel D. J. Wales S. J. Jenkins D. A. King Chem. Phys. Lett. 2005 413 289 293
74. C. T. Au C. F. Ng M. S. Liao J. Catal. 1999 185 12 22
75. D. W. Blaylock T. Ogura W. H. Green G. J. O. Beran J. Phys. Chem. C 2009 113 4898 4908
76. B. S. Bunnik G. J. Kramer J. Catal. 2006 242 309 318
77. H. Burghgraef A. P. J. Jansen R. A. Vansanten Surf. Sci. 1995 324 345 356
78. I. M. Ciobica F. Frechard R. A. van Santen A. W. Kleyn J. Hafner Chem. Phys. Lett. 1999 311 185 192
79. I. M. Ciobica F. Frechard R. A. van Santen A. W. Kleyn J. Hafner J. Phys. Chem. B 2000 104 3364 3369
80. I. M. Ciobica R. A. van Santen J. Phys. Chem. B 2002 106 6200 6205
81. K. M. DeWitt L. Valadez H. L. Abbott K. W. Kolasinski I. Harrison J. Phys. Chem. B 2006 110 6705 6713
82. A. Dianat N. Seriani L. C. Ciacchi W. Pompe G. Cuniberti M. Bobeth J. Phys. Chem. C 2009 113 21097 21105
83. M. F. Haroun P. S. Moussounda P. Legare J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2009 903 83 88
84. G. Henkelman H. Jonsson Phys. Rev. Lett. 2001 86 664 667
85. T. Jacob W. A. Goddard J. Phys. Chem. B 2005 109 297 311
86. A. Kokalj N. Bonini C. Sbraccia S. de Gironcoli S. Baroni J. Am. Chem. Soc. 2004 126 16732 16733
87. M. S. Liao Q. E. Zhang J. Mol. Catal. A: Chem. 1998 136 185 194
88. H. Liu R. Zhang R. Yan B. Wang K. Xie Appl. Surf. Sci. 2011 257 8955 8964
89. A. C. Luntz D. S. Bethune J. Chem. Phys. 1989 90 1274 1280
90. J. W. Medlin M. D. Allendorf J. Phys. Chem. B 2003 107 217 223
91. P. S. Moussounda M. F. Haroun G. Rakotovelo P. Legare Surf. Sci. 2007 601 3697 3701
92. G. Papoian J. K. Norskov R. Hoffmann J. Am. Chem. Soc. 2000 122 4129 4144
93. J. F. Paul P. Sautet J. Phys. Chem. B 1998 102 1578 1585
94. M. A. Petersen S. J. Jenkins D. A. King J. Phys. Chem. B 2004 108 5909 5919
95. M. A. Petersen S. J. Jenkins D. A. King J. Phys. Chem. B 2004 108 5920 5929
96. V. A. Ukraintsev I. Harrison J. Chem. Phys. 1994 101 1564 1581
97. S.-G. Wang D.-B. Cao Y.-W. Li J. Wang H. Hao Surf. Sci. 2006 600 3226 3234
98. L. Xiao L. Wang J. Phys. Chem. B 2007 111 1657 1663
99. C. J. Zhang P. Hu J. Chem. Phys. 2002 116 322 327
100. Y.-A. Zhu D. Chen X.-G. Zhou W.-K. Yuan Catal. Today 2009 148 260 267
101. Z. Zuo W. Huang P. Han Z. Li Appl. Surf. Sci. 2010 256 5929 5934
102. V. S. Bagotzky Y. B. Vassiliev O. A. Khazova J. Electroanal. Chem. 1977 81 229 238
103. H. A. Gasteiger N. Markovic P. N. Ross E. J. Cairns J. Phys. Chem. 1993 97 12020 12029
104. A. B. Mhadeshwar D. G. Vlachos Ind. Eng. Chem. Res. 2007 46 5310 5324
105. J. O. M. Bockris E. Gileadi G. E. Stoner J. Phys. Chem. 1969 73 427 434
106. L. Yuliati H. Yoshida Chem. Soc. Rev. 2008 37 1592 1602
107. L. Yuliati H. Itoh H. Yoshida Chem. Phys. Lett. 2008 452 178 182
108. H. Yoshida S. Kato K. Hirao J.-I. Nishimoto T. Hattori Chem. Lett. 2007 36 430 431
109. K. Shimura S. Kato T. Yoshida H. Itoh T. Hattori H. Yoshida J. Phys. Chem. C 2010 114 3493 3503
110. K. Shimura H. Kawai T. Yoshida H. Yoshida ACS Catal. 2012 2 2126 2134
111. H. Yoshida K. Hirao J.-I. Nishimoto K. Shimura S. Kato H. Itoh T. Hattori J. Phys. Chem. C 2008 112 5542 5551
112. K. Shimura H. Yoshida Energy Environ. Sci. 2010 3 615 617
113. K. Shimura K. Maeda H. Yoshida J. Phys. Chem. C 2011 115 9041 9047
114. K. Shimura T. Yoshida H. Yoshida J. Phys. Chem. C 2010 114 11466 11474
115. E. J. Popczun J. R. McKone C. G. Read A. J. Biacchi A. M. Wiltrout N. S. Lewis R. E. Schaak J. Am. Chem. Soc. 2013 135 9267 9270
116. W.-F. Chen K. Sasaki C. Ma A. I. Frenkel N. Marinkovic J. T. Muckerman Y. Zhu R. R. Adzic Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 6131 6135
117. Y. Ni L. Jin J. Hong Nanoscale 2011 3 196 200
118. J. Li Y. Ni K. Liao J. Hong J. Colloid Interface Sci. 2009 332 231 236
119. C. E. Taylor R. P. Noceti J. P. Deste Abstr. Pap. Am. Chem. Soc. 1995 210 80
120. R. P. Noceti C. E. Taylor J. R. Deste Catal. Today 1997 33 199 204
121. C. E. Taylor Top. Catal. 2005 32 179 184
122. C. E. Taylor R. P. Noceti Catal. Today 2000 55 259 267
123. M. A. Gondal A. Hameed A. Suwaiyan Appl. Catal., A 2003 243 165 174
124. M. A. Gondal A. Hameed Z. H. Yamani A. Arfaj Chem. Phys. Lett. 2004 392 372 377
125. J. Cheng Z. Li M. Haught Y. Tang Chem. Commun. 2006 4617 4619
126. Y. Tang, Z. Li, W. Chen and J. Cheng, Direct Methane Conversion to Methanol, 2007 Spring Meeting & 3rd Global Congress on Process Safety, American Institute of Chemical Engineers, 7th Natural Gas Utilization Group, Gas Conversion and Separations Session, 92a
127. T. Li S. J. Wang C. S. Yu Y. C. Ma K. L. Li L. W. Lin Appl. Catal., A 2011 398 150 154
128. L. Li G.-D. Li C. Yan X.-Y. Mu X.-L. Pan X.-X. Zou K.-X. Wang J.-S. Chen Angew. Chem. 2011 123 8449 8453
129. L. Yuliati T. Hamajima T. Hattori H. Yoshida J. Phys. Chem. C 2008 112 7223 7232
130. H. Yoshida N. Matsushita Y. Kato T. Hattori J. Phys. Chem. B 2003 107 8355 8362
131. L. Li Y.-Y. Cai G.-D. Li X.-Y. Mu K.-X. Wang J.-S. Chen Angew. Chem. 2012 124 4780 4784
132. Y. Kato H. Yoshida T. Hattori Chem. Commun. 1998 2389 2390
133. L. Yuliati T. Hattori H. Yoshida Phys. Chem. Chem. Phys. 2005 7 195 201
134. C. Coperet Chem. Rev. 2009 110 656 680
135. Y. Inaki H. Yoshida T. Yoshida T. Hattori J. Phys. Chem. B 2002 106 9098 9106
136. F. Sastre V. Fornés A. Corma H. García Chem.-Eur. J. 2012 18 1820 1825
137. F. Sastre V. Fornés A. Corma H. García J. Am. Chem. Soc. 2011 133 17257 17261
138. J. Baltrusaitis C. de Graaf R. Broer E. V. Patterson ChemPhysChem 2013 14 3960 3970
139. M. Schlangen H. Schwarz Catal. Lett. 2012 142 1265 1278
140. N. Dietl C. van der Linde M. Schlangen M. K. Beyer H. Schwarz Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 4966 4969
141. K. Chen Z.-C. Wang M. Schlangen Y.-D. Wu X. Zhang H. Schwarz Chem.-Eur. J. 2011 17 9619 9625
142. J. Gao S. Cao Q. Tay Y. Liu L. Yu K. Ye P. C. S. Mun Y. Li G. Rakesh S. C. J. Loo Z. Chen Y. Zhao C. Xue Q. Zhang Sci. Rep. 2013 3 1853 10.1038/srep01853
143. T. A. Betley Q. Wu T. Van Voorhis D. G. Nocera Inorg. Chem. 2008 47 1849 1861
144. F. Lefebvre E. Grinenval P. Putaj J. Catal. 2013 2013 9
145. H. Yang T. Liu M. Cao H. Li S. Gao R. Cao Chem. Commun. 2010 46 2429 2431
146. R. Yuan S. Fan H. Zhou Z. Ding S. Lin Z. Li Z. Zhang C. Xu L. Wu X. Wang X. Fu Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 1035 1039
147. D. Shi Y. Feng S. Zhong Catal. Today 2004 98 505 509
148. Y. Kohno T. Tanaka T. Funabiki S. Yoshida Phys. Chem. Chem. Phys. 2000 2 5302 5307
149. T. Tanaka Y. Kohno S. Yoshida Res. Chem. Intermed. 2000 26 93 101
150. G. Mahmodi S. Sharifnia F. Rahimpour S. N. Hosseini Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013 111 31 40
151. M. T. Merajin S. Sharifnia S. N. Hosseini N. Yazdanpour J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2013 44 239 246
152. N. Yazdanpour S. Sharifnia Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013 118 1 8
153. K. Teramura T. Tanaka H. Ishikawa Y. Kohno T. Funabiki J. Phys. Chem. B 2003 108 346 354
154. R. R. Chianelli and B. Torres, Photochemical processes and compositions for methane reforming using transition metal chalcogenide photocatalysts, US20130239469A1, 2013
155. E. Calo A. Giannini G. Monteleone Int. J. Hydrogen Energy 2010 35 9828 9835
156. I. M. Lorkovic A. Yilmaz G. A. Yilmaz X.-P. Zhou L. E. Laverman S. Sun D. J. Schaefer M. Weiss M. L. Noy C. I. Cutler J. H. Sherman E. W. McFarland G. D. Stucky P. C. Ford Catal. Today 2004 98 317 322
157. A. Breed M. F. Doherty S. Gadewar P. Grosso I. M. Lorkovic E. W. McFarland M. J. Weiss Catal. Today 2005 106 301 304
158. M. Młotek J. Sentek K. Krawczyk K. Schmidt-Szałowski Appl. Catal., A 2009 366 232 241
159. N. Yaghobi J. King Saud Univ., Eng. Sci. 2013 25 1 10
160. A. Budiman S.-H. Song T.-S. Chang C.-H. Shin M.-J. Choi Catal. Surv. Asia 2012 16 183 197
161. M. Morrill N. Thao P. Agrawal C. Jones R. Davis H. Shou D. Barton D. Ferrari Catal. Lett. 2012 142 875 881
162. M. R. Morrill N. T. Thao H. Shou R. J. Davis D. G. Barton D. Ferrari P. K. Agrawal C. W. Jones ACS Catal. 2013 3 1665 1675
163. K. Fang D. Li M. Lin M. Xiang W. Wei Y. Sun Catal. Today 2009 147 133 138
164. T. F. Jaramillo K. P. Jørgensen J. Bonde J. H. Nielsen S. Horch I. Chorkendorff Science 2007 317 100 102