Ansätze zur Verbesserung der Fließfähigkeit des thermochemischen Speichermaterials Ca(OH)2

Kurzfassung

Mit der Entwicklung effizienter Lösungen zur Speicherung thermischer Energie kann ein bedeutender Beitrag zu einem nachhaltigen und kosteneffizienten Energiekonzept geleistet werden. Die Nutzung der Reaktionsenthalpie reversibler chemischer Reaktionen in thermochemischen Energiespeichern stellt dabei ein großes Potential dar. Der Vorteil dieser Technologie liegt insbesondere in den hohen spezifischen Speicherdichten. Geeignete Reaktionssysteme zeichnen sich vor allem durch hohe Reaktionsenthalpien, schnelle Reaktionsdynamiken und Zyklenstabilität aus. Ein sehr vielversprechendes System für die Anwendung bei Temperaturen zwischen 400 und 600 °C stellt die Reaktion CaO + H2O ⇌ Ca(OH)2 + HR dar, die bereits in stationären Labor- und Pilotreaktoren untersucht wird [1, 2]. Um die Effizienz des Speichers zu erhöhen wird derzeit an der Entwicklung eines Reaktors mit bewegtem Reaktionsbett gearbeitet. Da es sich bei dem Material jedoch um ein Pulver der Geldart-Gruppe C handelt, stellt die für ein solches Konzept notwendige Bewegung des Feststoffes eine wesentliche Herausforderung dar. Durch die Modifikation soll diese Bewegung des Speichermaterials ermöglicht werden, ohne die Reaktion oder wichtige Materialeigenschaften wie z.B. die Wärmeleitfähigkeit negativ zu beeinflussen. In diesem Beitrag werden verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Fließfähigkeit der Schüttung wie die Zugabe von nanostrukturierten Fließhilfsmitteln, Granulation und Einkapselung mit porösen Trägermaterialien zusammengestellt. Die Ergebnisse sowie Auswirkungen auf das Reaktionsverhalten werden diskutiert und basierend auf Kriterien wie Zyklenstabilität, mögliche Nebenreaktionen sowie Einflüsse auf die Reaktivität bewertet.