Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science 14/2008

01.07.2008 | Reactivity of SOlids

Metal oxide composites and structures for ultra-high temperature solar thermochemical cycles

verfasst von: James E. Miller, Mark D. Allendorf, Richard B. Diver, Lindsey R. Evans, Nathan P. Siegel, John N. Stuecker

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 14/2008

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Conceptually, thermochemical cycles are heat engines that drive endothermic chemical reactions, e.g., splitting water into hydrogen and oxygen. The two-step metal oxide cycles (typically ferrite-based) are particularly attractive since they are relatively simple, use non-corrosive materials, and involve gas–solid reactions requiring no difficult separations. Additionally, they are potentially the most efficient renewable-energy driven processes for hydrogen production. We are developing a novel concentrating solar power (CSP) driven metal-oxide-based heat engine, the CR5, at the heart of which are rings of a reactive solid that are thermally and chemically cycled to produce oxygen and hydrogen from water in separate and isolated steps. The monolithic ring structures must have high geometric surface area for gas–solid contact and for adsorption of incident solar radiation, and must maintain structural integrity and high reactivity after extensive thermal cycling to temperatures of at least 1,400 °C. We have demonstrated through laboratory and on-sun testing that cobalt ferrite/zirconia mixtures fabricated into monolithic structures suitable for the CR5 are mechanically robust and maintain productivity over tens of cycles. We have also demonstrated that carbon dioxide splitting (CDS) to carbon monoxide and oxygen is a thermodynamically favorable alternative to water splitting that can be conducted with both iron- and cerium-based materials.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
3.
Zurück zum Zitat Ivy J (2004) Summary of electrolytic hydrogen production. National Renewable Energy Laboratory report NREL/MP-560-36734 Ivy J (2004) Summary of electrolytic hydrogen production. National Renewable Energy Laboratory report NREL/MP-560-36734
4.
5.
Zurück zum Zitat Funk JE, Reinstrom RM (1966) Ind Eng Chem Process Des Develop 5:336; Abraham BA, Schreiner F (1974) Ind Eng Chem Fund 13:305 Funk JE, Reinstrom RM (1966) Ind Eng Chem Process Des Develop 5:336; Abraham BA, Schreiner F (1974) Ind Eng Chem Fund 13:305
7.
Zurück zum Zitat Kodama T, Kondoh Y, Kiyama A, Shimizu K (2003) In: Thornbloom MD, Jones SA, (eds) Proceedings of the ASME international solar energy conference (ISEC), ASME, Hawaii, p 121 Kodama T, Kondoh Y, Kiyama A, Shimizu K (2003) In: Thornbloom MD, Jones SA, (eds) Proceedings of the ASME international solar energy conference (ISEC), ASME, Hawaii, p 121
8.
Zurück zum Zitat Ehrensberger K, Kuhn P, Shklover V, Oswald HR (1996) Solid State Ionics 90:75CrossRef Ehrensberger K, Kuhn P, Shklover V, Oswald HR (1996) Solid State Ionics 90:75CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Ehrensberger K, Frei A, Kuhn P, Oswald HR, Hug P (1995) Solid State Ionics 78:151CrossRef Ehrensberger K, Frei A, Kuhn P, Oswald HR, Hug P (1995) Solid State Ionics 78:151CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat Tamaura Y, Kojima M, Sano T, Ueda Y, Hasegawa N, Tsuji M (1998) Int J Hydrogen Energy 23:1185CrossRef Tamaura Y, Kojima M, Sano T, Ueda Y, Hasegawa N, Tsuji M (1998) Int J Hydrogen Energy 23:1185CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Ishihara H, Kaneko H, Yokoyama T, Fuse A, Tamaura Y (2006) In: Proceedings of the 2005 international solar energy conference (ISEC), ASME, Orlando, FL, 2005, p 687 Ishihara H, Kaneko H, Yokoyama T, Fuse A, Tamaura Y (2006) In: Proceedings of the 2005 international solar energy conference (ISEC), ASME, Orlando, FL, 2005, p 687
13.
Zurück zum Zitat Aoki H, Kaneko H, Hasegawa N, Ishihara H, Takahashi Y, Suzuki A, Tamaura Y (2004) In Proceedings of 2004 international solar energy conference (ISEC), ASME, Portland, OR, p 515 Aoki H, Kaneko H, Hasegawa N, Ishihara H, Takahashi Y, Suzuki A, Tamaura Y (2004) In Proceedings of 2004 international solar energy conference (ISEC), ASME, Portland, OR, p 515
14.
Zurück zum Zitat Kodama T, Kondoh Y, Yamamoto R, Andou H, Satou N (2005) Sol Energy 78:623CrossRef Kodama T, Kondoh Y, Yamamoto R, Andou H, Satou N (2005) Sol Energy 78:623CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Diver RB, Miller JE, Allendorf MD, Siegel NP, Hogan RE (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO Diver RB, Miller JE, Allendorf MD, Siegel NP, Hogan RE (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO
16.
Zurück zum Zitat Miller JE, Evans LR, Stuecker JN, Allendorf MD, Siegel NP, Diver RB (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO Miller JE, Evans LR, Stuecker JN, Allendorf MD, Siegel NP, Diver RB (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO
17.
Zurück zum Zitat James DL, Siegel NP, Diver RB, Boughton BD, Hogan RE (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO James DL, Siegel NP, Diver RB, Boughton BD, Hogan RE (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO
18.
Zurück zum Zitat Allendorf MD, Miller JE, Siegel NP, Diver RB (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO Allendorf MD, Miller JE, Siegel NP, Diver RB (2006) In: Proceedings of the 2006 international solar energy conference (ISEC), ASME, Denver, CO
20.
Zurück zum Zitat Allendorf MD, Miller JE, Siegel NP, Diver RB, Energy Fuel (submitted) Allendorf MD, Miller JE, Siegel NP, Diver RB, Energy Fuel (submitted)
21.
Zurück zum Zitat Roeb M, Sattler C, Kluser R, Monnerie L, Konstandopoulos AG, Agrafiotis C, Zaspalis VT, Nalbandian L, Steele A, Stobbe P (2006) In: Proceedings of the 2005 international solar energy conference (ISEC), ASME, Orlando, FL, 2005, p 671 Roeb M, Sattler C, Kluser R, Monnerie L, Konstandopoulos AG, Agrafiotis C, Zaspalis VT, Nalbandian L, Steele A, Stobbe P (2006) In: Proceedings of the 2005 international solar energy conference (ISEC), ASME, Orlando, FL, 2005, p 671
22.
Zurück zum Zitat Stuecker JN, Miller JE, Ferrizz RE, Mudd JE, Cesarano J III (2004) Ind Eng Chem Res 43:51CrossRef Stuecker JN, Miller JE, Ferrizz RE, Mudd JE, Cesarano J III (2004) Ind Eng Chem Res 43:51CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Stuecker JN, Cesarano J III, Hirschfeld DA (2003) J Mater Process Technol 142:318; Cesarano J III, Calvert PD (2000) U.S. Patent 6,027,326; Cesarano J III, Segalman R, Calvert P (1998) Ceramic Ind 148:94 Stuecker JN, Cesarano J III, Hirschfeld DA (2003) J Mater Process Technol 142:318; Cesarano J III, Calvert PD (2000) U.S. Patent 6,027,326; Cesarano J III, Segalman R, Calvert P (1998) Ceramic Ind 148:94
24.
Zurück zum Zitat Ferrizz RM, Stuecker JN, Cesarano J III, Miller JE (2005) Ind Eng Chem Res 44:302CrossRef Ferrizz RM, Stuecker JN, Cesarano J III, Miller JE (2005) Ind Eng Chem Res 44:302CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Diver RB, Siegel NP, Miller JE, Moss TA, Stuecker JN, James DL (2008) In: Proceedings of 2008 14th Biennial CSP solar PACES symposium, Las Vegas, NV Diver RB, Siegel NP, Miller JE, Moss TA, Stuecker JN, James DL (2008) In: Proceedings of 2008 14th Biennial CSP solar PACES symposium, Las Vegas, NV
26.
Zurück zum Zitat McCarty JG, Gusman M, Lowe DM, Hildenbrand DL, Lau KN (1999) Catal Today 47:5CrossRef McCarty JG, Gusman M, Lowe DM, Hildenbrand DL, Lau KN (1999) Catal Today 47:5CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Sharma S, Hilaire S, Vohs JM, Gorte RJ, Jen H-W (2000) J Catal 190:199CrossRef Sharma S, Hilaire S, Vohs JM, Gorte RJ, Jen H-W (2000) J Catal 190:199CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Bernal S, Blanco G, Gatica JM, Larese C, Vidal H (2001) J Catal 200:411CrossRef Bernal S, Blanco G, Gatica JM, Larese C, Vidal H (2001) J Catal 200:411CrossRef
30.
Metadaten
Titel
Metal oxide composites and structures for ultra-high temperature solar thermochemical cycles
verfasst von
James E. Miller
Mark D. Allendorf
Richard B. Diver
Lindsey R. Evans
Nathan P. Siegel
John N. Stuecker
Publikationsdatum
01.07.2008
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 14/2008
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-007-2354-7

Weitere Artikel der Ausgabe 14/2008

Journal of Materials Science 14/2008 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.