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Redox Materials and Related Processes for Solar Thermal Energy Conversion

Roeb, Martin und Bulfin, Brendan und Vieten, Josua und Brendelberger, Stefan und Schmücker, Martin und Sattler, Christian (2017) Redox Materials and Related Processes for Solar Thermal Energy Conversion. 12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology, 2017-05-21 - 2017-05-26, Waikoloa, USA.

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Offizielle URL: http://ceramics.org/meetings/pacrim12

Kurzfassung

Coupling concentrated sunlight to suitable sequences of thermochemical reactions enables the production of fuels by water and CO2 splitting and the thermochemical separation of air. One of the major barriers of those processes is the identification of suitable redox materials exhibiting satisfactory durability, reactivity and efficiencies. Solar thermochemical redox processes utilize metal oxides like ceria or perovskites as reactive intermediates. An analytical thermodynamic model is developed to relate material properties to process performance. Perovskites like SrFe0.95Cu0.05O 3-δ and Ca0.8Sr0.2MnO 3-δ show large gravimetric oxygen storage capacities in air. The experimentally measured re-oxidation reaction of those materials is one order of magnitude faster than with state-of-the-art materials. The use of particulate redox materials enables to decouple the reduction from the oxidation reaction and the absorption of solar radiation from the reaction and a counter current heat exchanger design. A numerical model was developed to analyze the heat losses of a particle conveyor using an insulated container in a cycled operation. The model calculated that temperature losses reach values of about 2-4K per lifting. A detailed model of the heat exchanger calculates the process performance considering temperature dependent material data and other factors. The system reaches a heat recovery rate over 70% in case of six stages, connected in a quasi-counter-current principle.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117153/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Redox Materials and Related Processes for Solar Thermal Energy Conversion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roeb, MartinMartin.Roeb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bulfin, Brendanbrendan.bulfin (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vieten, Josuajosua.vieten (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brendelberger, StefanStefan.Brendelberger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmücker, MartinMartin.Schmuecker (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Mai 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated solar Radiation, redox materials, thermochemical cycles, thermal energy conversion
Veranstaltungstitel:12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
Veranstaltungsort:Waikoloa, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 Mai 2017
Veranstaltungsende:26 Mai 2017
Veranstalter :The American Ceramic Society
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Solare Brennstoffe
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Institut für Werkstoff-Forschung > Struktur- und Funktionskeramik
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:18 Dez 2017 11:58
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:21

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