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Study of a new receiver-reactor cavity system with multiple mobile redox units for solar thermochemical water splitting

Brendelberger, Stefan und Holzemer-Zerhusen, Philipp und Vega Puga, Estefania und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2022) Study of a new receiver-reactor cavity system with multiple mobile redox units for solar thermochemical water splitting. Solar Energy, 235, Seiten 118-128. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2022.02.013. ISSN 0038-092X.

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

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X22001104

Kurzfassung

Solar thermochemical redox cycles could be a path to efficient, large-scale renewable hydrogen production. A new receiver-reactor concept is presented that combines characteristics of the most successful receiver-reactor systems to date, with features of concepts showing the highest efficiency potential. The key features of the system are movable reactive structures in combination with linear transportation systems and dedicated oxidation reactors. The application of several of these units allows the continuous operation of the receiver-reactor and permits the implementation of a solid–solid heat recovery system. Both of these characteristics are important to increase the system efficiency beyond the current state of technology. A numerical model is developed to simulate a basic cubic design version of the new concept and to analyse its performance. Parameter variations are studied amongst others for different cavity sizes, solar concentration factors and numbers of movable reactive structures. By avoiding the cyclic heating of the inert reactor vessel, the model predicts high efficiency values above 14% even for non-optimized designs. Furthermore, the basic concept of the heat recovery system is modelled with heat recovery rates of up to 20% in its most simple implementation. The new concept has the features required for highly performant systems and opens up a large parameter space for reactor design and operation optimization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191698/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Study of a new receiver-reactor cavity system with multiple mobile redox units for solar thermochemical water splitting
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Brendelberger, StefanStefan.Brendelberger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holzemer-Zerhusen, PhilippPhilipp.Holzemer-Zerhusen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vega Puga, EstefaniaEstefania.VegaPuga (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:26 Februar 2022
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:235
DOI:10.1016/j.solener.2022.02.013
Seitenbereich:Seiten 118-128
Verlag:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Redox Cycle Water Splitting Receiver-Reactor Hydrogen Ceria Heat Recovery
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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: Jülich , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Future Fuels
Institut für Future Fuels > Solarchemische Verfahrensentwicklung
Hinterlegt von: Bülow, Mark
Hinterlegt am:14 Dez 2022 09:02
Letzte Änderung:14 Dez 2022 09:02

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