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Multi-Scale Modelling of a Solar Reactor for the High-Temperature Step of a Sulphur-Iodine-Based Water Splitting Cycle

Haussener, Sophia und Roeb, Martin und Thomey, Dennis und Steinfeld, Aldo (2012) Multi-Scale Modelling of a Solar Reactor for the High-Temperature Step of a Sulphur-Iodine-Based Water Splitting Cycle. In: Proceedings of the ASME. ASME 2012 Summer Heat Transfer Conference HT2012, 2012-07-08 - 2012-07-12, Puerto Rico. doi: 10.1115/HT2012-58323.

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Kurzfassung

The 3-step sulphur-iodine-based thermochemical cycle for splitting water is considered. The high temperature step of the closed-material cycle consists of evaporation, decomposition, and reduction of sulphuric acid to SO2 using concentrated solar process heat. This step is followed by the Bunsen reaction and HI decomposition. The solar reactor concepts proposed are based on a shell-and-tube heat exchanger filled with catalytic packed beds and on a porous ceramic foam to directly absorb solar radiation and act as reaction site. The design, modelling and optimisation of the solar reactor using complex porous structures relies on the accurate determination of their effective heat and mass transport properties. Accordingly, a multi-scale approach is applied. Ceramic foam samples are imaged using high-resolution X-ray tomography to obtain their exact 3D geometrical configuration, which in turn is used in direct pore-level simulations for the determination of the morphological and effective transport properties. These are incorporated in a volume-averaged (continuum) model of the solar reactor. Model validation is accomplished by comparing numerically simulated and experimentally measured temperatures in a 1 kW reactor prototype tested in a solar furnace. The model is further applied to analyze the influence of foam properties, reactor geometry, and operational conditions on the reactor performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/77818/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Multi-Scale Modelling of a Solar Reactor for the High-Temperature Step of a Sulphur-Iodine-Based Water Splitting Cycle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Haussener, SophiaETH ZurichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roeb, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomey, DennisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steinfeld, AldoETH ZurichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 Juli 2012
Erschienen in:Proceedings of the ASME
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/HT2012-58323
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hydrogen, sulphuric acid, receiver-reactor, foam, SiC
Veranstaltungstitel:ASME 2012 Summer Heat Transfer Conference HT2012
Veranstaltungsort:Puerto Rico
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 Juli 2012
Veranstaltungsende:12 Juli 2012
Veranstalter :ASME
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:E SF - Solarforschung (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Verfahrenstechnik (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Roeb, Dr.rer.nat. Martin
Hinterlegt am:20 Nov 2012 17:16
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:44

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