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Optimizing the operational strategy of a solardriven reactor for thermochemical hydrogen production

Lampe, Jörg und Menz, Steffen und Akinci, Kander und Böhm, Kai und Seeger, Thomas und Fend, Thomas (2022) Optimizing the operational strategy of a solardriven reactor for thermochemical hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.02.193. ISSN 0360-3199.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

In this paper the operational strategy of a pilot plant for regenerative hydrogen production based on two-step thermochemical redox cycles is investigated with focus on optimal operational parameters for highest solar-to-fuel efficiency. The current plant consists of a solar driven large-scale 250 kW thermochemical inert gas reactor using ceria as reactive material for water splitting and an efficient fluid heat recovery system. Here we analyse the most important process conditions, which are operating temperatures, mass flow rates and duration times for both steps in the cycle. A highly accurate and detailed simulation model combined with well-suited optimization routines reveals new insights in most efficient operational strategies. Within the optimization material and technical limits of the used components are considered, thereby yielding reliable practical results. Optimal operational parameters are found by using a temperature swing strategy with corresponding solar-to-fuel plant efficiency determined by up to 1.1%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190388/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Optimizing the operational strategy of a solardriven reactor for thermochemical hydrogen production
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lampe, Jörgjoerg.lampe (at) rfh-koeln.dehttps://orcid.org/0000-0002-0789-0371NICHT SPEZIFIZIERT
Menz, Steffenmenz (at) rfh-koeln.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Akinci, KanderRFHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Böhm, KaiRFHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seeger, ThomasInstitute of Engineering Thermodynamics, University of Siegen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fend, ThomasThomas.Fend (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3556-9083NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 März 2022
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ijhydene.2022.02.193
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solar fuels, Hydrogen, Water splitting, Optimization, Concentrated solar power, Thermodynamics
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: Fend, Dr.-Ing. Thomas
Hinterlegt am:02 Dez 2022 09:41
Letzte Änderung:20 Okt 2023 07:28

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