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Catalytic monolith reactor for hydrogen generation from solar water splitting (HYDROSOL)

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Wasser und Sonne - die zukünftigen Energiequellen

Im Rahmen des HYDROSOL-Projekts kamen moderne Keramiken für die Implementierung eines effizienten wabenförmigen monolithischen Reaktors zum Einsatz, der in der Lage ist, mit Hilfe von Sonnenlicht Wasserstoff zu produzieren.

Energie

Eine Nutzung der unbegrenzt vorhandenen Solarenergie fand schon während der vergangenen Jahrzehnte statt. In vielen Regionen Südeuropas entstehen Solarkraftwerke, die diese Form der erneuerbaren Energie zur Wärme- und Energieproduktion ausnutzen. Mit dem Ziel, das gesamte Potenzial der Solarenergie auszunutzen, konzentrierte man sich während des HYDROSOL-Projekts auf die Wasserstoffgewinnung. Wasserstoff ist ein Treibstoff, der kein CO2 freisetzt und leicht gespeichert und transportiert werden kann. Die ökonomisch sinnvollste Reaktion zur Gewinnung von Wasserstoff basiert auf der Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Im Rahmen der Projektarbeit musste eine technisch anspruchsvolle Problemstellung überwunden werden, und zwar die hohen Temperaturen, die bei der Aufspaltung von Wasser mithilfe der Solarenergie erforderlich sind. Bisher führten niedrigere Temperaturen zu einem geringeren thermischen Wirkungsgrad. Um dieses Problem zu lösen, wurden neuartige Katalysatoren entwickelt, die in einem zweistufigen Prozess zum Einsatz kommen. Im ersten Prozessschritt kommt es zur Aktivierung des Katalysators für die Aufspaltung von Wasser und die Gewinnung von Wasserstoff. Der zweite Prozessschritt umfasst die Regenerierung des Katalysators. Das grundlegende Konzept baut darauf auf, einen einzelnen Solarenergiekonverter für den gesamten Prozess, also für die Aufspaltung des Wassers und die Regenerierung des Katalysators, zu verwenden. Hierfür wurde eine geeignete Trägerstruktur entwickelt, bei der geeignete keramische Waben mit ausreichenden thermischen und mechanischen Eigenschaften verwendet wurden. Es wurden eine Reihe von kleinen und großen Monolithen mit mehrzelliger Wabenstruktur aus rekristallisiertem Siliziumkarbid (RSiC) im Extrusionsverfahren hergestellt. Diese waren geeignet für die effiziente Absorption und die Bündelung der Sonnenstrahlung sowie um als Träger für das Material des Redoxpaares zu dienen. Für das Gehäuse des Reaktors wurden gegossene Teile verwendet. Weitere Informationen über Arbeiten des Projekts finden Sie unter: http://www.hydrosol-project.org/

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