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Non-equilibrium thermochemical heat storage in porous media: Part 1 – Conceptual model

Nagel, T. und Shao, H. und Watanabe, N. und Roßkopf, C. und Linder, M. und Wörner, A. und Kolditz , O. (2013) Non-equilibrium thermochemical heat storage in porous media: Part 1 – Conceptual model. Energy. Elsevier. doi: 10.1016/j.energy.2013.06.025. ISSN 0360-5442.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544213005239

Kurzfassung

Abstract Thermochemical energy storage can play an important role in the establishment of a reliable renewable energy supply and can increase the efficiency of industrial processes. The application of directly permeated reactive beds leads to strongly coupled mass and heat transport processes that also determine reaction kinetics. To advance this technology beyond the laboratory stage requires a thorough theoretical understanding of the multiphysics phenomena and their quantification on a scale relevant to engineering analyses. Here, the theoretical derivation of a macroscopic model for multicomponent compressible gas flow through a porous solid is presented along with its finite element implementation where solid–gas reactions occur and both phases have individual temperature fields. The model is embedded in the Theory of Porous Media and the derivation is based on the evaluation of the Clausius–Duhem inequality. Special emphasis is placed on the interphase coupling via mass, momentum and energy interaction terms and their effects are partially illustrated using numerical examples. Novel features of the implementation of the described model are verified via comparisons to analytical solutions. The specification, validation and application of the full model to a calcium hydroxide/calcium oxide based thermochemical storage system are the subject of part 2 of this study.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/85525/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Non-equilibrium thermochemical heat storage in porous media: Part 1 – Conceptual model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nagel, T.UFZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shao, H.UFZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Watanabe, N.UFZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roßkopf, C.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Linder, M.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wörner, A.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kolditz , O. UFZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.energy.2013.06.025
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-5442
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated solar power; Finite element; Porous media; Reactive transport; Thermal non-equilibrium; Thermochemical heat storage
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Energieeffiziente Prozesse (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Roßkopf, Christian
Hinterlegt am:26 Nov 2013 11:16
Letzte Änderung:14 Jun 2023 15:21

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