Thanda, Vamshi Krishna and Fend, Thomas and Laaber, Dmitrij and Lidor, Alon and von Storch, Henrik and Säck, Jan Peter and Hertel, Johannes and Lampe, Jörg and Menz, Steffen and Piesche, Gregor and Berger, Stefan and Lorentzou, Souzana and Syrigou, Maria and Denk, Thorsten and Gonzales Pardo, Aurelio and Vidal, Alfonso and Roeb, Martin and Sattler, Christian (2022) Experimental investigation of the applicability of a 250 kW ceria receiver/reactor for solar thermochemical hydrogen generation. Renewable Energy. Elsevier. doi: 10.1016/j.renene.2022.08.010. ISSN 0960-1481.
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Abstract
Solar thermochemical water splitting via a two-stage redox cycle has been subjected to numerous theoretical and experimental studies since a couple of decades. It has been considered as a promising technology to generate green hydrogen as it is feasible to directly convert concentrated solar radiation into storable chemical energy. The present article describes the results of an experimental campaign, which has been carried out to further demonstrate the feasibility of this technology. Based on the prior experience from solar gas turbine projects, a combined receiver/reactor has been designed and built up operating at temperatures between 1400 degrees celsius and 1000 ◦C using radiative power of up to 150 kW generated by a large-scale solar simulator (Synlight). The reactor has a total volume of 90 L with open porous ceramic foam structure. Additionally, high-performance heat exchangers have been used to recover the heat content of the product gases. Typical necessary durations for the sub-cycles, reduction and oxidation as well as durations for the corresponding necessary heating and cooling phases have been determined. By producing up to 8,8g of hydrogen per cycle it could be shown that the production of hydrogen in a medium scale structured reactor is possible.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/188806/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Experimental investigation of the applicability of a 250 kW ceria receiver/reactor for solar thermochemical hydrogen generation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Renewable Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.renene.2022.08.010 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0960-1481 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Thermochemical cycle Solar fuel Solar hydrogen production Redox reaction Ceria Solar hydrogen reactor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Chemical Energy Carriers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | E SW - Solar and Wind Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | E - Solar Fuels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Future Fuels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Fend, Dr.-Ing. Thomas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 25 Oct 2022 09:59 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 09 Nov 2022 11:13 |
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