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Application of solar thermal energy for the utilisation of CO2 and water for hydrogen and synthesis gas production

Roeb, Martin und Säck, Jan-Peter und Breuer, Stefan und Lange, Matthias und Houaijia, Anis und Schmidt, Daniel und Call, Friedemann und Neises, Martina und Sattler, Christian (2012) Application of solar thermal energy for the utilisation of CO2 and water for hydrogen and synthesis gas production. In: Konferenzproceedings. International Scientific Forum on CO2 chemistry and biochemistry, Large-volume CO2 recycling, 27.-28. Sep. 2012, Lyon, Frankreich.

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Kurzfassung

A two-step thermo-chemical cycle process has been developed. It is based on metal oxide redox pair systems, which are able to reversibly incorporating oxygen atoms them into their lattice. CO2 and water can be reduced to CO and hydrogen by solar-powered thermo-chemical cycles. Concentrated solar radiation and high temperatures are necessary for this. The product synthesis gas is a precursor for a broad variety of chemical commodities and in particular fuels. Straightforward operation is ensured by the combination of a ceramic substrate as absorber structure, which can be heated to high temperatures with concentrated solar radiation, and of a metal oxide coating which is capable of splitting water. This offers advantages over comparable processes, because in this case the entire process can be conducted in a single solar heated converter. In the first step, the steam or CO2 flowing past the metal oxide is split by binding the oxygen to the excited metal oxide lattice, and H2 or CO are produced. In the second step, the oxygen, which has previously been incorporated into the lattice, is released again by applying high temperatures an oxygen-lean atmosphere, and the metal oxide is regenerated. The suitability of different redox materials for this process was screened by thermo-chemical calculations. Some promising candidates have been identified after investigating them as powders and coated on ceramic substrates in dedicated laboratory set-ups. A related process to be run on a solar power tower plant was developed. An operational and control strategy has been derived, validated firstly a mini-plant in DLR solar furnace in Cologne and finally applied for water splitting during the test operation of a pilot-scale plant on a solar tower near Almería in the South of Spain. The present contribution elaborates on the materials development as well as on the design of core components and of the process as a whole.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/77848/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Application of solar thermal energy for the utilisation of CO2 and water for hydrogen and synthesis gas production
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roeb, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Säck, Jan-PeterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breuer, StefanSF-VNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lange, MatthiasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Houaijia, AnisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, DanielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Call, FriedemannNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neises, MartinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 September 2012
Erschienen in:Konferenzproceedings
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CO2 utilisation, hydrogen, thermochemical cycle, solar tower, design study, metal oxides
Veranstaltungstitel:International Scientific Forum on CO2 chemistry and biochemistry, Large-volume CO2 recycling
Veranstaltungsort:Lyon, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:27.-28. Sep. 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 17:05
Letzte Änderung:20 Nov 2012 17:05

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