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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, Christine und Le Naour, Francois und Poitou, Sabine und Allen, Ray W.K. und Elder, Rachael und Kargiannakis, G. und Agrafiotis, Christos und Zygogianni, A. und Pagkoura, C. und Konstandopoulos, Athanasios G. und Giaconia, Alberto und Sau, Salvatore und Tarquini, Pietro und Haussener, Sophia und Steinfeld, Aldo und Canadas, Immaculada und Orden Martinez, Alfredo und Ferrato, Marc (2013) Sulphur based thermochemical cycles: Development and assessment of key components of the process. International Journal of Hydrogen Energy, 38, Seiten 6197-6204. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.01.068. ISSN 0360-3199.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.01.068

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 sulphric acid (H2SO4) which is the central step of the sulphur-based family of those processes. Emphasis was put on materials and components for H2SO4 evaporation, decomposition, and sulphur dioxide separation. The suitability of materials and components was emonstrated by decomposing H2SO4 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. CreFe mixed oxide (Fe0.7Cr1.3O3) was 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 H2SO4 composition in the SI and HyS cycle. A solar specific decomposer prototype was developed, realised and successfully tested on sun in a solar furnace. A novel approach of using dense oxygen transport membranes, made from 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. Scale-up scenarios of components and of the process were addressed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/83193/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Sulphur based thermochemical cycles: Development and assessment of key components of the process
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roeb, MartinMartin.Roeb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomey, Dennisdennis.thomey (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6936-3350NICHT SPEZIFIZIERT
de Oliveira, Lamarklamark.de-oliveira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, Christianchristian.sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Fleury, G.CEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pra, F.CEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
tochon, P.CEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brevet, A.CEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roux, G.CEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gruet, N.CEA DEN/DANS/DPCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mansilla, ChristineCEA DENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Le Naour, FrancoisCEA DRT/LITENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Poitou, SabineCEA DTN/DENNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Allen, Ray W.K.University of SheffieldNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Elder, RachaelUniversity of SheffieldNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargiannakis, G.CERTH/CPERI/APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Agrafiotis, Christoschristos.agrafiotis (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zygogianni, A.CERTH/CPERI/APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pagkoura, C.CERTH/CPERI/APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konstandopoulos, Athanasios G.CERTH/CPERI APTLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giaconia, AlbertoENEANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sau, SalvatoreENEANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tarquini, PietroENEANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haussener, SophiaEPFLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steinfeld, AldoETHZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Canadas, ImmaculadaCIEMATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orden Martinez, AlfredoEmpresarios AgrupadosNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferrato, MarcBoostechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Mai 2013
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:38
DOI:10.1016/j.ijhydene.2013.01.068
Seitenbereich:Seiten 6197-6204
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hydrogen production Thermochemical cycles Sulphuric acid decomposition Heat exchanger Silicon carbide Solar tower
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende Solarsysteme (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: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:22 Jul 2013 13:29
Letzte Änderung:07 Nov 2023 08:00

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