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Hydrogen Production Via Sulphur Based Thermochemical Cycles: Development And Assessment of Key Components of the Process

Roeb, Martin und Thomey, Dennis und de Oliveira, Lamark und Sattler, Christian und Fleury, G. und Pra, F. und Tochon, P. und Brevet, A. und Roux, G. und Gruet, N. und Mansilla, C. und LeNaour, F. und Poitou, S. und Allen , R.W.K. und Elder, R. und Kargiannakis, G. und Agrafiotis, C. und Zygogianni, A. und Pagkoura, C. und Konstandopoulos, A.G. und Giaconia , A. und Sau, S. und Tarquini, P. und Kosmidou, T. und Hähner, P. und Haussener, S. und Steinfeld, A. und Canadas, I. und Orden, A. und Ferrato, M. (2012) Hydrogen Production Via Sulphur Based Thermochemical Cycles: Development And Assessment of Key Components of the Process. In: Konferenzproceedings. 12th International Conference on Hydrogen Production - ICH2P, 2012-06-24 - 2012-06-27, Seoul, Korea.

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Kurzfassung

HycycleS was a cooperation of nine European partners and further non-European partners and aimed at the qualification and enhancement of materials and components for key steps of solar and nuclear powered thermochemical cycles for hydrogen generation from water. The focus of HycycleS was the decomposition of sulphuric acid which is the central step of the sulphur-based family of those processes, especially the hybrid sulphur cycle (HyS) and the sulphur-iodine cycle (SI). Emphasis was put on materials and components for sulphuric acid evaporation, decomposition, and sulphur dioxide separation. The suitability of materials and components was demonstrated by decomposing sulphuric acid and separating its decomposition products in scalable prototypes. Silicon Carbide (SiC) turned out as the material of choice for the components facing the most corrosive environment of the process: the sulphuric acid evaporator and decomposer. Candidate catalysts for the high temperature reduction of sulphur trioxide have been screened and analysed – mainly considering oxides of transition metals. Their catalytic activity and their durability has been investigated and quantified experimentally. It was concluded that a Cr-Fe mixed oxide (Fe0.7Cr1.3O3) is the most promising material among the ones examined. Based on the use of the highlighted construction and catalyst materials prototype decomposers have been developed and tested. The successful fabrication and testing of a large size heat exchanger/reactor prototype composed of SiC plates shows promise with respect to its use for sulphuric acid decomposition in the SI and HyS cycle. A solar specific decomposer prototype was developed, realised and tested on sun in a solar furnace. It has been designed for a direct coupling of concentrated solar radiation into the process and makes use of a two-chamber reactor with volumetric absorbers which allows performance of both solar evaporation of liquid H2SO4 and subsequent catalytic decomposition of SO3. Design activities and experimental series are accompanied and supported by different methods of reactor and process simulation. A novel approach of using dense oxygen transport membranes, made from novel and complex ceramics, for oxygen removal from the H2SO4 decomposition product in order to shift the equilibrium in favour of increased decomposition was investigated. The membranes stability and suitability for carrying out this separation was investigated experimentally. Parallel to this, a conventional oxygen separator, a low-temperature wet scrubbing system, was investigated as well. Finally, scale-up scenarios of individual components and of the process have been addressed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/77833/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Paper)
Titel:Hydrogen Production Via Sulphur Based Thermochemical Cycles: Development And Assessment of Key Components of the Process
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roeb, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomey, DennisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Oliveira, LamarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fleury, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pra, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tochon, P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brevet, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roux, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gruet, N.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mansilla, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
LeNaour, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Poitou, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Allen , R.W.K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Elder, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargiannakis, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Agrafiotis, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zygogianni, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pagkoura, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konstandopoulos, A.G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giaconia , A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sau, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tarquini, P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kosmidou, T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hähner, P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haussener, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steinfeld, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Canadas, I.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orden, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferrato, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juni 2012
Erschienen in:Konferenzproceedings
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hydrogen, sulphuric acid, solar fuel, thermochemical cycle, heat exchanger, solar reactor, solar chemistry
Veranstaltungstitel:12th International Conference on Hydrogen Production - ICH2P
Veranstaltungsort:Seoul, Korea
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 Juni 2012
Veranstaltungsende:27 Juni 2012
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:E SF - Solarforschung (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Verfahrenstechnik (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Roeb, Dr.rer.nat. Martin
Hinterlegt am:20 Nov 2012 17:08
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:44

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