Thermochemical heat storage for motor vehicles - practical analysis of heat storage materials for application in motor vehicles

Abstract

Mit dem Bestreben den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen weiter zu senken, um immer strikter werdenden Umweltstandards gerecht zu werden, rücken ungenutzte oder nur teilweise genutzte Wärmeströme in den Fokus. Eine Möglichkeit der Nutzung, der ansonsten ungenützten Wärme, besteht in der Speicherung der Wärme, bis eine sinnvolle Nutzung möglich ist. Thermochemische Wärmespeicherung bietet das Potential Wärme effizient zu speichern und erlaubt die Nutzung von bisher ungenutzter Wärme, wenn zusätzliche Wärme gefragt ist. Kaltstart und Warmlaufphase des Kraftfahrzeugs stellen Arbeitsbedingungen dar in denen zusätzliche Wärme vorteilhaft genutzt werden kann. Thermochemische Wärmespeicherung ist ein potentiell vielversprechender Ansatz, wegen der Fähigkeit Wärme ohne Wärmeverlust aufgrund von Wärmeleitung oder Wärmestrahlung zu speichern. Dies ermöglicht Langzeitspeicherung von Wärme ohne thermische Isolation. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung verschiedener thermochemischer Wärmespeichermaterialien auf deren Eignung, in Kombination mit einem Trägermaterial, ein Komposit zur thermochemischen Wärmespeicherung für den Einsatz in Fahrzeugen zu bilden. Des Weiteren, wurde ein Konzept zur dezentralen Wärmespeicherung in Kraftfahrzeugen untersucht, welches die Implementierung von voneinander unabhängigen Wärmespeichern, an praktikablen Positionen eines Kraftfahrzeugs, vorsieht. Ein Reaktorprototyp für die dezentrale Verwendung wurde entwickelt und mit den zu untersuchenden thermochemischen Kompositen getestet.

In an effort to further decrease fuel consumption of motor vehicles, to meet increasingly stricter environmental standards, the use of previously unused or partially used heat flows gains increased focus. A possibility to use otherwise unused heat flows, could be by storing the unused heat until it can be put to use. Thermochemical storage has the potential to effectively store heat over time and allow for previously unused heat to be used when additional heat is sought after. Cold start and warmup phases of motor vehicles pose working conditions were additional heat can be used in a beneficial way. Thermochemical heat storage is a potentially promising candidate because of its ability to store heat without heat loss due to thermal conductivity or thermal radiation, enabling long-term storage without thermal insulation. The Goal of this work was to test different thermochemical heat storage materials for their applicability in combination with a carrier material, to form a thermochemical heat storage composite for use in motor vehicles. Further, the idea of a decentral heat storage system, consisting of separate storage devices at feasible motor vehicle locations, was investigated. A prototype reactor for decentral application was developed and tested in combination with the thermochemical heat-storage composites researched in this work.