Solar reactor uses storage to produce fuel around the clock / Il reattore solare utilizza lo stoccaggio per produrre carburante tutto il giorno

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

A new type of solar reactor that combines thermochemistry and thermal storage is said to be able to create solar fuels, including hydrogen, day and night. 

Developed by scientists at the German Aerospace Centre (DLR), CONTISOL uses concentrated solar power (CSP) in a similar way to a solar thermal plant. However, rather than converting the CSP into electricity, it channels the solar energy into a monolithic cylindrical reactor with multiple channels.

Half of these channels are used for chemical reactions that split methane or water into hydrogen, while the other half heat air to temperatures in excess of 1,000°C, which is then diverted for thermal energy storage. Once the sun has dropped, the flow of the air channels is reversed, and heat that has been stored during the day continues to power the thermochemical reactions throughout the night. The work is published in Applied Thermal Engineering.

“So the main idea of CONTISOL was to build two reactors together,” said lead author Justin Lapp, formerly of DLR, and now Assistant Professor of Mechanical Engineering at the University of Maine.

“One where sunlight is directly doing chemical processing. The other side for storing energy. In the chemical channels the high temperatures of the material drive the chemical reaction and you get a change from reactants to products within those channels, and in the air channels cooler air goes in the front and hotter air comes out the back.”

CONTISOL was tested at Cologne, Germany using simulated ‘suns’ rather than an actual solar field, with the storage and heat exchanger also simulated. According to the team, silicon carbide was used for the reactor material, but the high-performance alloy Inconel – which is easier to machine – is being explored as an alternative. During testing, methane was successfully reformed into hydrogen at temperatures of around 850°C. However, the researchers claim the reactor could be used to power a variety of reactions.

“One interesting one is hydrogen production from sulphuric acid as a cycling material,” said Lapp. “When you evaporate sulphuric acid at about 400°C into steam and SO3, it is not corrosive, so you can even use stainless steel components.”

While the lab prototype operated at just 5kW, Lapp believes the solar reactor could be scaled up significantly for industrial and commercial applications.

“Commercially, 1-5MW would be about the smallest for industrial-scale reactors, and they could scale to 100MW or even larger,” he said.

ITALIANO

Si dice che un nuovo tipo di reattore solare che combini termochimica e stoccaggio termico sia in grado di creare combustibili solari, tra cui l'idrogeno, giorno e notte.

Sviluppato dagli scienziati del German Aerospace Center (DLR), CONTISOL utilizza l'energia solare concentrata (CSP) in modo simile a un impianto solare termico. Tuttavia, piuttosto che convertire il CSP in elettricità, canalizza l'energia solare in un reattore cilindrico monolitico con più canali.

La metà di questi canali viene utilizzata per reazioni chimiche che dividono metano o acqua in idrogeno, mentre l'altra metà riscalda l'aria fino a temperature superiori a 1.000 ° C, che viene poi deviata per immagazzinare energia termica. Una volta che il sole è caduto, il flusso dei canali d'aria è invertito, e il calore che è stato immagazzinato durante il giorno continua ad alimentare le reazioni termochimiche durante la notte. Il lavoro è pubblicato in Applied Thermal Engineering.

"Quindi l'idea principale di CONTISOL era di costruire due reattori insieme", ha detto l'autore principale Justin Lapp, ex DLR, e ora Assistant Professor of Mechanical Engineering presso l'Università del Maine.

"Uno in cui la luce solare sta facendo direttamente la lavorazione chimica. L'altro lato per immagazzinare energia. Nei canali chimici le alte temperature del materiale guidano la reazione chimica e si ottiene un cambiamento dai reagenti ai prodotti all'interno di quei canali, e nei canali d'aria l'aria più fredda passa nella parte anteriore e l'aria più calda esce dalla parte posteriore. "

CONTISOL è stato testato a Colonia, in Germania, usando simulati "soli" piuttosto che un vero campo solare, simulando anche lo stoccaggio e lo scambiatore di calore. Secondo il gruppo, il carburo di silicio è stato utilizzato per il materiale del reattore, ma la lega ad alte prestazioni Inconel - che è più facile da lavorare - viene esplorata come alternativa. Durante la prova, il metano è stato riformato con successo in idrogeno a temperature di circa 850 ° C. Tuttavia, i ricercatori sostengono che il reattore potrebbe essere utilizzato per alimentare una varietà di reazioni.

"Uno interessante è la produzione di idrogeno da acido solforico come materiale ciclico", ha detto Lapp. "Quando si fa evaporare l'acido solforico a circa 400 ° C in vapore e SO3, non è corrosivo, quindi è possibile utilizzare anche componenti in acciaio inossidabile."

Mentre il prototipo di laboratorio funzionava a soli 5kW, Lapp crede che il reattore solare potrebbe essere aumentato in modo significativo per applicazioni industriali e commerciali.

"Sul mercato, 1-5 MW sarebbe il più piccolo per i reattori su scala industriale, e potrebbero arrivare a 100 MW o anche più grandi", ha affermato.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/solar-reactor-storage-produce-fuel/?cmpid=tenews_4789929&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79