Untersuchungen zur thermochemischen Energiespeicherung

Abstract

Ziel dieser Arbeit sind Vorabuntersuchungen zu thermochemischen Energiespeichern, wie Materialauswahl und -spezifikation, grundlegende Experimente zur Handhabung der geeigneten Materialien, einfache Vorversuche in der Gas- und Flüssigphase, die Auslegung eines Versuchsstandes sowie Berechnungen zur Thermodynamik, der Reaktionskinetik, des Stoffübergangs und der Wärmeübertragung.<br />Die Materialsondierung geschieht auf eingehender Literaturrecherche und mit Softwareunterstützung, und soll eine Auswahl möglicher und nicht-möglicher Speicherstoff repräsentieren.<br />In der Behandlung der Vorversuche wird ein Überblick über das Materialverhalten und notwendige Bedingungen für das Funktionieren eines Reaktors gegeben.<br />Einführende Berechnungen zur Thermodynamik, Reaktionstechnik und Wärmeübertragung liefern schlussendlich die Voraussetzung für die Auslegung eines Versuchsaufbaues.<br />Wobei besonders acht auf eine detaillierte Betrachtung der Thermodynamik (des chemischen Gleichgewichtes) gelegt wird.<br />Diese Vorbereitungen sollen schlussendlich die notwendigen Informationen für die Planung eines Versuchsstandes liefern sollten. Als Ergebnis wird ein Versuchsstand geplant und ausgelegt welcher für verschiedene Anforderungen der Materialien geeignet ist. Als Grundvoraussetzungen sollen gelten eine Temperaturbeständigkeit bis 400°C und ein Maximaldruck von 10 bar sowie die Versuchsdruchführung mit Wasser (flüssig, dampfförmig) und Kohlendioxid. Somit ergibt sich ein Versuchskonzept mit Reaktoren in denen Untersuchungen in der Dampf-, Gas- und Flüssigphase möglich sind.<br />

The aim of this study are preliminary studies of thermochemical energy storage systems, such as material selection and specification, basic experiments on the use of appropriate materials, simple preliminary experiments in the gas phase and liquid phase, the design of a test rig as well as calculations of the thermodynamics, reaction kinetics, mass transfer and heat transfer.<br />The material exploratory is based on literature search and software support, and should represent a range of possible and potential materials.<br />The preliminary experiments of the material should characterize behavior and necessary conditions for the operation of a reactor.<br />Based on the calculations of thermodynamics, reaction engineering and heat transfer the test rig would be designd.<br />Carefully attention is being paid to a detailed consideration of thermodynamics (the chemical equilibrium).<br />These preparations are necessary information for planning a test rig. As a result, a test stand was designed and adapted for various requirements of the materials.<br />Prerequisites for the experimental setup are a temperature resistance up to 400 bar ° C and a maximum pressure of 10 and the possibility to run test with water (liquid, vapor) and carbon dioxide. Thus the final goal is an experimental concept to research reactions in which the steam, gas and liquid phases are possible.<br />