FenixEdu™

Dissertação

{pt_PT=Improved CaO-based materials for thermochemical energy storage in concentrated solar power applications} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O ciclo do cálcio (CaL) é considerado um processo promissor para armazenamento de energia termoquímica (TCES), nomeadamente quando combinado com concentradores de energia solar (CSP) de modo a melhorar a eficiência do sistema. O objetivo desta tese é usar o método sol-gel para preparar diferentes materiais à base de CaO, com propriedades melhoradas para o CaL (maior porosidade, estabilidade e absorvância solar). Além disso, será estudado o efeito do vapor na reatividade e estabilidade dos materiais ao longo do CaL. Os ensaios de CaL foram realizados num reator de leito fixo, ao longo de 10 ciclos de calcinação e carbonatação com uma temperatura de 930 °C e 800 °C, respetivamente. Foram selecionados os seguintes aditivos: MethocelTM, SiC, MgO e CeO2. Neste estudo, verificou-se que a longo prazo, a adição de vapor não melhora a reatividade do adsorvente, mesmo tendo sido observado um aumento da área BET relativamente à referência O absorvente aditivado com MethocelTM apresentou um baixo nível de desativação, uma pequena redução da área BET, e um pequeno aumento do tamanho da cristalite, contudo o seu desempenho durante o CaL foi inferior ao da referência. Os adsorventes aditivados com SiC mostraram de longe, os piores resultados, apresentando elevados níveis de desativação. Os adsorventes aditivados com CeO2 obtiveram um desempenho ligeiramente inferior à referência. Os melhores resultados foram obtidos pelos adsorventes aditivados com MgO, mais especificamente com 10 % de MgO, aumentando relativamente ao CaCO3 comercial a densidade de armazenamento energético (HDS) em cerca de 121%. , en=Calcium looping (CaL) is considered a promising process for thermochemical energy storage (TCES) that can be combined with concentrated solar power (CSP) plants to improve system efficiency. The objective of this thesis is to prepare different CaO-based materials by the sol-gel method with improved properties (higher porosity, stability and absorptivity) for CaL. Furthermore, the effect of steam on the reactivity and stability of the materials throughout the CaL process will be studied. The CaL experiments were conducted in a fixed-bed unit over 10 calcination-carbonation cycles, with calcination and carbonation temperatures of 930 ºC and 800 ºC, respectively. The selected support materials were: MethocelTM, SiC, MgO and CeO2. In this work, the use of steam had no long-term benefit on sorbent reactivity, even with higher SBET than the reference. MethocelTM /CaO-based sorbents showed a low level of deactivation, a small reduction in SBET, and a small increase in crystallite size, however its performance in CaL is lower than the reference. The SiC/CaO-based sorbents showed by far the worst results, with high deactivation levels. CeO2/CaO based sorbents obtained a slightly worse results than the reference. The best results were obtained by the MgO/CaO-based sorbents, more specifically with 10 % of MgO, increasing the heat storage density (HSD) relatively to the commercial CaCO3 by 121 %. }
Keywords: {pt=armazenamento térmico de energia, ciclo do cálcio, materiais á base de CaO, método sol-gel, concentradores de energia solar, suportes inertes, en=thermal energy storage, calcium looping, CaO-based materials, sol-gel method, concentrated solar power, inert supports}

Discussão: outubro 28, 2022, 15:0