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Reticulated porous perovskite structures for thermochemical solar energy storage

Pein, Mathias und Matzel, Luca Christian und de Oliveira, Lamark und Alkan, Gözde und Francke, Alexander und Mechnich, Peter und Agrafiotis, Christos und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2022) Reticulated porous perovskite structures for thermochemical solar energy storage. Advanced Energy Materials, 12 (10). Wiley. doi: 10.1002/aenm.202102882. ISSN 1614-6832.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102882

Kurzfassung

The inherent capability of concentrated solar power (CSP) plants for sensible thermal energy storage ensures their continuous operation and is considered their most crucial competitive edge versus other renewable energy sources. The storage density of air-operated CSP plants can be significantly increased by hybridizing sensible with thermochemical storage of solar heat, exploiting reversible air–solid oxide reduction–oxidation reactions. Thermochemical storage-relevant-protocols testing of in-house manufactured lab-scale reticu-lated porous ceramic foams made entirely of CaMnO3 perovskite reveals fully reversible reduction-oxidation in up to 46 cycles between 300 and 1100 °C under air, without any deterioration of the foams’ structural integrity and exploitable endothermic/exothermic heat effects between 890 and 920 °C linked to an orthorhombic-to-cubic phase transition. Dilatometry experi-ments with CaMnO3 bars under identical cyclic conditions demonstrate the correlation of this phase transition to an increase in the thermal expansion coefficient but nevertheless, complete recovery of the initial specimen dimen-sions upon completion of a full heat-up/cooldown redox cycle. The possibility of shaping into sturdy reticulated porous ceramic structures which exhibit complete dimensional reversibility upon cyclic redox operation, combined with the low cost, earth abundance and environmentally benign character of the constituting elements, render such perovskite compositions extremely attractive for the manufacture of large-scale porous structured objects for exploitation in various thermochemical processes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193795/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reticulated porous perovskite structures for thermochemical solar energy storage
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pein, MathiasMathias.Pein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2796-1229NICHT SPEZIFIZIERT
Matzel, Luca ChristianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Oliveira, Lamarklamark.de-oliveira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alkan, GözdeGoezde.Alkan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Francke, AlexanderAlexander.Francke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mechnich, PeterPeter.Mechnich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4689-8197NICHT SPEZIFIZIERT
Agrafiotis, ChristosChristos.Agrafiotis (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:22 Januar 2022
Erschienen in:Advanced Energy Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.1002/aenm.202102882
Verlag:Wiley
ISSN:1614-6832
Status:veröffentlicht
Stichwörter:concentrated solar power, perovskite, solar energy storage
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe, E - Intelligenter Betrieb
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Institut für Werkstoff-Forschung > Struktur- und Funktionskeramik
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Hinterlegt von: Bülow, Mark
Hinterlegt am:07 Feb 2023 10:00
Letzte Änderung:27 Jun 2023 09:47

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