Untersuchungen zur Nutzung des CaO/Ca(OH)2-reaktionssystems für die thermochemische Wärmespeicherung

Kurzfassung

Zur Entwicklung eines thermochemischen Wärmespeichers wird die reversible Reaktion Ca(OH)2 = CaO + H2O untersucht. In thermogravimetrischen Messungen wird deren Zyklenbeständigkeit in 100 Zyklen bei einer Reaktionsenthalpie von 104,4 kJ/mol nachgewiesen sowie eine Beschreibung der Reaktionskinetik für höhere Partialdrücke H2O bis 956 mbar abgeleitet. In einem Laborteststand wird die Wärmeein- und -auskopplung unter direktem Kontakt des pulverförmigen Materials mit dem Wärmeträgerfluid, einem N2/H2O-Gemisch, realisiert. Für dieses Konzept werden die Zyklenstabilität in 25 Zyklen sowie unter Variation von Massenstrom, Temperatur, Stoffmengenanteil und Druck die wesentlichen Einflussparameter eines thermochemischen Festbettreaktors aufgezeigt. Dies sind die mögliche Enthalpiezunahme desWärmeträgerfluids bis zum Erreichen von Gleichgewichtsbedingungen, der Wärmeübergang, die Reaktionsrate und der Stofftransport. Zur theoretischen Beschreibung wird ein heterogenes, zweidimensionales Modell aufgestellt, anhand dessen nach erfolgreicher Validierung ein Ausblick zu Systemen im MW-Maßstab gegeben wird.