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Experimental and computational screening of Oxides for Thermochemical Energy Storage (OxiTES)

Descrizione del progetto

Verso nuovi e promettenti ossidi per sistemi sostenibili di stoccaggio dell’energia

La tecnologia per lo stoccaggio dell’energia termochimica può essere usata per stoccare energia solare. Il progetto OXITES, finanziato dall’UE, studierà i promettenti materiali alla base di questa tecnologia tra gli ossidi di metalli che abbondano sulla Terra, combinando studi sperimentali e teorici. Il borsista di ricerca redigerà una lunga lista di candidati ossidi dai database strutturali e li vaglierà per determinare le condizioni della loro reattività di idratazione e carbonatazione, nonché i parametri come la capacità di assorbimento e il calore. Per mezzo dell’apprendimento automatico, i dati sperimentali saranno poi collegati ai calcoli di teoria funzionale della densità, in modo da evidenziare la relazione struttura-proprietà per l’ampio insieme di ossidi. Infine, i materiali più promettenti con alta densità di stoccaggio saranno testati in un prototipo di pompa di calore chimica che funziona a circa 300-600 gradi Celsius.

Obiettivo

Renewable and sustainable energy systems of the future are only possible in combination with storage technologies for bridging the gap between production and consumption of energy. The use of solar energy is inherently limited by the intermittency of solar light which requires robust and efficient solutions for energy storage. One of the attractive storage options for large-scale solar systems is ThermoChemical Energy Storage (TCES) based on the use of reversible chemical reactions. TCES combines high heat storage density with unlimited storage duration, endowing the energy storage efficiency and flexibility. Currently, the number of materials studied for TCES at high temperatures remains very limited, hindering further development of thermochemical systems.
The project is aimed at the search for promising TCES materials among oxides of earth-abundant metals by combining experimental and theoretical studies. First, a longlist of promising oxide candidates (< 200) will be generated based on structural databases. Then, the experimental screening will be done to outline conditions for their hydration and carbonation reactivity and measurement of relevant parameters such as sorption capacity and heat. The theoretical study bridging DFT calculations with the experimental data by means of machine learning will highlight the structure-property relationship for the broad set of oxides. Finally, several most promising materials with high storage density will be tested in a prototype of chemical heat pump operating at T = 300-600oC.
As a result, a library of promising oxides for high-temperature H2O and CO2 sorption will be generated and theoretical guidelines for future target-based development of oxide systems for this purpose will be delivered. This project realized within DLR (Germany) in cooperation with Delft University of Technology (Netherlands) will bring the TCES closer to market scale. The idea is in line with the current EU policy towards renewable energy.

Coordinatore

DEUTSCHES ZENTRUM FUR LUFT - UND RAUMFAHRT EV
Contribution nette de l'UE
€ 162 806,40
Indirizzo
LINDER HOHE
51147 Koln
Germania

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Regione
Nordrhein-Westfalen Köln Köln, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 162 806,40