Entwicklung eines thermochemischen Wasserstoffspeichers

Bernd Gamisch, OTH Regensburg

Bernd Gamisch hat an der OTH Regensburg den Bachelor „Maschinenbau“ und anschließend den Master „Applied Research in Engineering Science“ absolviert. Der Fokus lag hierbei auf der multiphysikalischen Simulation eines Angiographie-Systems. An der OTH Regensburg ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter angestellt und befasst sich hierbei mit der Simulation und Auslegung eines thermochemischen Wasserstoffspeichers.

Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. Belal Dawoud, OTH Regensburg
Prof. Dr.-Ing. Matthias Gaderer, Technische Universität München

Entwicklung eines thermochemischen Wasserstoffspeichers
Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Wasserstoffspeichers. Das Speicherprinzip basiert auf dem thermochemischen Kreisprozess der Reduktion und Oxidation von Eisenoxiden bzw. Eisen mittels Wasserstoff und Wasserdampf.
Der aus regenerativen Energien gewonnene Wasserstoff wird bei Temperatur unterhalb von 900°C, durch Reduktion des Eisenoxids, in Wasserdampf gewandelt. Zur Energierückgewinnung wird der reversible Prozess umgekehrt. Dabei bindet das in reduzierter Form vorliegende Eisenoxid den Sauerstoff des Wassermoleküls unter Freisetzung von Wasserstoff. Dieser kann anschließend über unterschiedliche Anlagenkonzepte in elektrische oder mechanische Energie gewandelt werden.
Für die Auslegung und Dimensionierung des Speichers ist es essentiell das Reaktionsverhalten wie auch die Zyklenfestigkeit des Metalloxids zu bestimmen. Zu diesem Zweck müssen die spezifischen Probeneigenschaften wie Reaktionsenthalpie, Massenänderungen, Porosität wie auch die strukturelle Zusammensetzung exakt ermittelt werden.
Zur Durchführung der kinetischen und kalorischen Experimente wurde im Zuge des Projekts ein Versuchsstand geplant und aufgebaut. Mit diesem ist es möglich die Proben in verschiedenen statischen und dynamischen Untersuchungen in reinem wie auch gemischten Wasserstoff/Wasserdampf-Atmosphären eingehend zu testen. Des Weiteren werden verschiedenste strukturelle Untersuchungen zur Bestimmung der Zusammensetzung wie auch der geometrischen Beschaffenheit durchgeführt. Zusätzlich wird ein virtuelles Modell des Versuchsreaktors aufgebaut, mit welchem verschiedenste Studien durchgeführt werden.