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Moving Brick Receiver–Reactor: A Solar Thermochemical Reactor and Process Design With a Solid–Solid Heat Exchanger and On-Demand Production of Hydrogen and/or Carbon Monoxide

Siegrist, Silvan und von Storch, Henrik und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2019) Moving Brick Receiver–Reactor: A Solar Thermochemical Reactor and Process Design With a Solid–Solid Heat Exchanger and On-Demand Production of Hydrogen and/or Carbon Monoxide. Journal of Solar Energy Engineering, 141, 021009-1. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4042069. ISSN 0199-6231.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/solarenergyengineering/article/doi/10.1115/1.4042069/368795/Moving-Brick-ReceiverReactor-A-Solar

Kurzfassung

Three crucial aspects still to be overcome to achieve commercial competitiveness of the solar thermochemical production of hydrogen and carbon monoxide are recuperating the heat from the solid phase, achieving continuous or on-demand production beyond the hours of sunshine, and scaling to commercial plant sizes. To tackle all three aspects, we propose a moving brick receiver–reactor (MBR2) design with a solid–solid heat exchanger. The MBR2 consists of porous bricks that are reversibly mounted on a high temperature transport mechanism, a receiver–reactor where the bricks are reduced by passing through the concentrated solar radiation, a solid–solid heat exchanger under partial vacuum in which the reduced bricks transfer heat to the oxidized bricks, a first storage for the reduced bricks, an oxidation reactor, and a second storage for the oxidized bricks. The bricks may be made of any nonvolatile redox material suitable for a thermochemical two-step (TS) water splitting (WS) or carbon dioxide splitting (CDS) cycle. A first thermodynamic analysis shows that the MBR2 may be able to achieve solar-to-chemical conversion efficiencies of approximately 0.25. Additionally, we identify the desired operating conditions and show that the heat exchanger efficiency has to be higher than the fraction of recombination in order to increase the conversion efficiency.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/131141/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Moving Brick Receiver–Reactor: A Solar Thermochemical Reactor and Process Design With a Solid–Solid Heat Exchanger and On-Demand Production of Hydrogen and/or Carbon Monoxide
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Siegrist, SilvanSilvan.Siegrist (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9069-2220NICHT SPEZIFIZIERT
von Storch, HenrikHenrik.vonStorch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roeb, MartinMartin.roeb (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9813-5135NICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2019
Erschienen in:Journal of Solar Energy Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:141
DOI:10.1115/1.4042069
Seitenbereich:021009-1
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kodama, TatsuyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siegel, NathanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stechel, EllenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0199-6231
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bricks, Heat, Heat exchangers, Solar energy, Sound transmission class, Temperature, Design, Hydrogen, Oxidation, Carbon, Pressure, Cycles, Process design, Oxygen
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: Jülich , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:22 Nov 2019 15:48
Letzte Änderung:31 Okt 2023 14:52

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