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Oxide particles as combined heat storage and sulphur trioxide decomposition catalysts for solar hydrogen production through sulphur-based cycles

Agrafiotis, Christos und Thomey, Dennis und de Oliveira, Lamark und Roeb, Martin und Sattler, Christian und Tsongidis, Nikolaos und Sakellariou, Kyriaki und Pagkoura, Chrysoula und Karagiannakis, George und Konstandopoulos, Athanasios G. und Pomykalska, Daria und Zagaja, Marek und Janus, Dariusz (2018) Oxide particles as combined heat storage and sulphur trioxide decomposition catalysts for solar hydrogen production through sulphur-based cycles. In: Proceedings of the 9th International Conference on hydrogen production. 9th International Conference on hydrogen Production ICH2P, 2018-07-16 - 2018-07-19, Zagreb, Kroatien.

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Kurzfassung

Among the many thermochemical cycles schemes tested for hydrogen production via water-splitting, those of the sulphur family recycle sulphur as the central element that appears in different compounds at changing oxidation state. These cycles involve two or more steps and have in common the decomposition reaction of sulphuric acid: first to steam and SO3 and subsequently the SO3 dissociation to SO2 and oxygen. The latter is their highest-temperature (700-900oC), endothermic reaction step that can be aided by heat supplied by concentrated solar power. Within the general framework of investigating novel power cycles for renewable electricity/solar hydrogen production, combining a solar centrifugal particle receiver with a sulphur storage system for baseload operation, the present work concerns the synthesis, development, evaluation and characterization of particles suitable to operate as media for direct solar irradiation absorptance, heat transfer and thermal storage as well as catalysts for the SO3 decomposition reaction. In this perspective, commercial bauxitebased proppants were progressively modified accordingly, to incorporate oxides known for their catalytic activity with respect to SO3 decomposition, namely iron, copper, manganese oxides and their combinations. Such non-modified and modified proppants were tested with respect to SO3 decomposition in fixed bed reactor test rigs at 850oC and ambient pressure with concentrated liquid sulfuric acid (96%wt) as feedstock. Extensive screening tests have identified several of these systems that not only could achieve SO3 conversions close to the equilibrium ones, but exhibited stable performance over 125 hrs of continuous operation. These results are used in conjunction with physicochemical properties measurements before and after catalytic testing; specifically phase composition, absorptance and crushing strength to proceed to large-scale synthesis of compositions exhibiting the best combination of such properties and their eventual testing in a pilot-scale solar reactor.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/123194/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Oxide particles as combined heat storage and sulphur trioxide decomposition catalysts for solar hydrogen production through sulphur-based cycles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Agrafiotis, ChristosChristos.Agrafiotis (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomey, DennisDennis.Thomey (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6936-3350NICHT SPEZIFIZIERT
de Oliveira, Lamarklamark.de-oliveira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roeb, MartinMartin.Roeb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Tsongidis, NikolaosCERTH/CPERI APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sakellariou, KyriakiCERTH/CPERI APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pagkoura, ChrysoulaAPTL, CERTH-CPERINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karagiannakis, Georgegkarag (at) cperi.certh.grNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konstandopoulos, Athanasios G.CERTH/CPERI APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pomykalska, DariaBaltic CeramicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zagaja, MarekBaltic CeramicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Janus, DariuszBaltic CeramicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Juli 2018
Erschienen in:Proceedings of the 9th International Conference on hydrogen production
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hydrogen production, solar fuel, concentrated solar power, Sulphur-based thermochemical cycles, oxide catalysts, particle reactors
Veranstaltungstitel:9th International Conference on hydrogen Production ICH2P
Veranstaltungsort:Zagreb, Kroatien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juli 2018
Veranstaltungsende:19 Juli 2018
Veranstalter :University of Split
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
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:19 Nov 2018 13:12
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:27

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