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High performance solar receiver/reactor for hydrogen generation

Lidor, Alon und Fend, Thomas und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2021) High performance solar receiver/reactor for hydrogen generation. Renewable Energy (179), Seiten 1217-1232. Elsevier. doi: 10.1016/j.renene.2021.07.089. ISSN 0960-1481.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148121010946?via%3Dihub

Kurzfassung

This paper reports on the numerical analysis of a volumetric solar receiver-reactor for hydrogen production, using the 2-step reduction–oxidation cycle. A detailed parametric sweep covering hundreds of various parameter combinations is performed for a large solar reactor, using a transient physical model. We generate performance maps which are currently cost prohibitive via experimental or high–fidelity simulation studies. The following performance metrics are evaluated: solar to fuel efficiency, hydrogen yield, conversion extent and specific hydrogen yield. We show that the relations between the different performance metrics are complex, leading to different optimal points depending on the metric pursued. The daily hydrogen yield for a single reactor varied between 0.89 kg for an absorber thickness of 30 mm, and up to 1.04 kg for a 60 mm thick receiver, with solar to fuel efficiency values of 3.84% and 3.81% respectively. For a case with 45 mm thick receiver, an intermediate hydrogen yield of 0.94 kg is calculated, while exhibiting the highest efficiency (4.05%). The efficiency can be further increased to 5.86% by using a simple heat recovery system, and reach an upper limit of 21.16% with a more sophisticated heat recovery method.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145993/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:High performance solar receiver/reactor for hydrogen generation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lidor, AlonAlon.Lidor (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fend, ThomasSF; thomas.fend (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:18 Juli 2021
Erschienen in:Renewable Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.renene.2021.07.089
Seitenbereich:Seiten 1217-1232
Verlag:Elsevier
ISSN:0960-1481
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solar energyThermochemical cyclesHydrogen generationSolar fuels
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Future Fuels
Hinterlegt von: Bülow, Mark
Hinterlegt am:07 Jan 2022 11:48
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:17

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