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Enhancing reactivity of Na2Zn(SO4)2 hydrates by doping for thermochemical energy storage

Li, Yiling und Shkatulov, Aleksandr und Linder, Marc und Schäfer, Micha und Li, Benwen und Thess, André (2025) Enhancing reactivity of Na2Zn(SO4)2 hydrates by doping for thermochemical energy storage. Solar Energy Materials and Solar Cells, 292. Elsevier. doi: 10.1016/j.solmat.2025.113753. ISSN 0927-0248.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
13MB

Kurzfassung

The thermochemical properties of Na2Zn(SO4)2 are systematically analyzed under dynamic conditions at various partial vapor pressures ranging from 50 mbar to 700 mbar, aiming to evaluate its potential as a material for Thermochemical Energy Storage (TCES). At 50 mbar, dehydration to Na2Zn(SO4)2 starts at ~94.5 ◦C and rehydration begins at 60.6 ◦C. At 700 mbar, onset temperatures shift to 105 ◦C for dehydration and 117.9 ◦C for hydration. Na2Zn(SO4)2 exhibits a favorable charging temperature interval and high cycle stability during the transition from dihydrate to anhydrate, indicating its promise for TCES applications. The introduction of dopants significantly influences system performance, resulting in: (a) a reduction in dehydration onset temperatures by 7–20 ◦C; (b) an increase in hydration onset temperatures by 3–7 ◦C; (c) complete vapor uptake reaching the stoichiometric 2 mol H2O/mol Na2Zn(SO4)2; and (d) shorter induction times with accelerated reaction kinetics. LiCl-doped samples also show improved stability and reduced mass loss over multiple hydration cycles. However, the complete hydration of tetrahydrate is not fully achieved, suggesting a need for further investigation into optimal dopant compositions and their effects on hydration kinetics. Overall, addressing thermodynamic challenges and optimizing hydration processes position Na2Zn(SO4)2⋅2H2O as a potential candidate for efficient and sustainable thermal energy storage, contributing to advancements in the field of TCES.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214676/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Enhancing reactivity of Na2Zn(SO4)2 hydrates by doping for thermochemical energy storage
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Li, YilingInstitute of Thermal Engineering, Dalian University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shkatulov, AleksandrIberian Center for Research in Energy Storage, CIIAENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Linder, MarcGerman Aerospace Center (DLR)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schäfer, MichaUniversity of StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, BenwenInstitute of Thermal Engineering, Dalian University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thess, AndréUniversity of Stuttgart and German Aerospace Center (DLR)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Solar Energy Materials and Solar Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:292
DOI:10.1016/j.solmat.2025.113753
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-0248
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermochemical Energy Storage, TCM, Salt hydrates, Changoite, Solid - gas reaction
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik
Hinterlegt von: Gosolits, Claudia
Hinterlegt am:26 Jun 2025 11:23
Letzte Änderung:03 Jul 2025 10:56

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