2015-06-01  –  2019-11-30

318.636,00 EUR

Universität Hamburg - Fakultät für Mathematik, Informatik u. Naturwissenschaften - Fachbereich Chemie, Hamburg, Hamburg

03ET1297D

Energiesparende Industrieverfahren - Wärmepumpen, Kältemittel [EA3202]

01160122/1  –  TheSAn: Thermochemische Systeme zur industriellen Abwärmenutzung

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)

Energie

Gegenstand des Verbundvorhabens TheSAn sind thermochemische Systeme auf Basis reversibler Gas-Feststoff-Reaktionen zur Aufwertung industrieller Abwärme. Das Teilvorhaben an der Universität Hamburg widmet sich dabei Systemen des Typs Salz-Wasserdampf. Ziel sind Auswahl und Charakterisierung solcher Systeme hinsichtlich geeigneter Reaktionsbedingungen. Durch Modifikation der Reaktionsführung und/oder der Materialien (ggf. durch Additive) soll ihre Optimierung erfolgen. Zunächst werden verschiedene Salze, die im gewünschten Temperaturbereich (bis > 200 °C) Hydratgleichgewichte aufweisen, als Basissysteme ausgewählt. Für diese Salze werden vollständige Phasendiagramme im relevanten Temperaturbereich aufgestellt und die Reaktionsbedingungen (Temperatur, Wasserdampfpartialdruck) für die thermische Beladung (Dissoziation) und Entladung (Hydratation) werden ermittelt. Die Konstruktion der Phasendiagramme erfolgt mit in der Literatur verfügbaren Daten durch Modellierung. Gegebenenfalls werden zusätzliche Messungen an den Phasengrenzen durchgeführt. Die Reaktionsbedingungen von Dissoziation und Hydratation werden hinsichtlich Kinetik und Zyklierbarkeit optimiert. Dazu werden Reaktoren gebaut, in denen die betreffenden Reaktionen unter kontrollierten Bedingungen von Temperatur und Partialdruck durchgeführt werden können. Dabei werden wichtige Parameter experimentell verfolgt, z.B. Wärmeumsatz (Kalorimetrie), Partikeleigenschaften (Mikroskopie, Sorption) und Phasenneubildungen. Zur Phasenanalyse wird neben der Röntgendiffraktometrie vor allem die In Situ-Raman-Spektroskopie unter Einsatz einer an das Raman-Mikroskop adaptierten Messkammer eingesetzt. Eine Optimierung der Materialien hinsichtlich Reaktionskinetik und Zyklierbarkeit erfolgt durch Additive (Beeinflussung der Schüttung, poröse Träger zur Erhöhung der Dispersität, Hydratgemische etc.). Die optimierten Materialien werden erneut umfassend charakterisiert und den Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt.