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Oxygen Crossover in Solid-Solid Heat Exchangers for Solar Water and Carbon Dioxide Splitting: A Thermodynamic Analysis

Holzemer-Zerhusen, Philipp und Brendelberger, Stefan und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2020) Oxygen Crossover in Solid-Solid Heat Exchangers for Solar Water and Carbon Dioxide Splitting: A Thermodynamic Analysis. Journal of Energy Resources Technology, 143 (7), 071301-1. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4048772. ISSN 0195-0738.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
724kB

Kurzfassung

In solar thermochemical redox cycles for H2O/CO2-splitting, a large portion of the overall energy demand of the system is associated with heating the redox material from the oxidation temperature to the reduction temperature. Hence, an important measure to improve the efficiency is recuperation of sensible heat stored in the redox material. A solid-solid heat exchanger can be subjected to undesirable oxygen crossover, which decreases the oxygen uptake capacity of the redox material and consequently the system efficiency. We investigate the extent of this crossover in ceria-based cycles, to identify, under which conditions a heat exchanger that allows oxygen crossover can improve the system efficiency. In a thermodynamic analysis, we calculate the amount of transferred oxygen as a function of the heat exchanger efficiency and show the system efficiency of such a concept. A second law analysis is applied to the model to check the feasibility of calculated points of operation. For the investigated parameter set, the heat exchanger design improves the system efficiency by a factor of up to 2.1.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137905/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Oxygen Crossover in Solid-Solid Heat Exchangers for Solar Water and Carbon Dioxide Splitting: A Thermodynamic Analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Holzemer-Zerhusen, PhilippPhilipp.Holzemer-Zerhusen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brendelberger, StefanStefan.Brendelberger (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
Datum:13 Oktober 2020
Erschienen in:Journal of Energy Resources Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:143
DOI:10.1115/1.4048772
Seitenbereich:071301-1
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0195-0738
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solar chemistry, water splitting, carbon dioxide-splitting, redox cycle, solid-solid heat exchanger, alternative energy sources, hydrogen energy, renewable energy
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
Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Roeb, Dr.rer.nat. Martin
Hinterlegt am:23 Nov 2020 12:21
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:09

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