Untersuchung der Alterungskinetik organischer Wärmeträger

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Bettina Förstner
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1 Folie 1 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Untersuchung der Alterungskinetik organischer Wärmeträger

2 Folie 2 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Gliederung Einsatz synthetischer Wärmeträger (HTF) in Parabolrinnen-Kraftwerken Untersuchung der Zersetzungsreaktionen mittels beschleunigter Alterung Vergleich von HTF-Qualitäten

3 Folie 3 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Wärmeträger in Parabolrinnen-Kraftwerken Smp. 70 ºC Sdp. 256 ºC Smp. 28 ºC Sdp. 252 ºC Eutektisches Gemisch bei 25-28% BP; 72-75% DPO: (Handelsnamen: Diphyl, Dowtherm A, Therminol VP1) Smp. 12 ºC, Sdp. 257 ºC, T max 400 ºC

4 Folie 4 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Grenzen des DPO/BP-Eutektikums Zunehmende Zersetzungsrate Zunehmende Bildung von Zersetzungsprodukten (Gase, Leichtsieder, Schwersieder, Verkokung ) Veränderung der Stoffeigenschaften? Störungen im HTF-Kreislauf Kavitation Wasserstoffdiffusion

5 Folie 5 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Ziele Quantitative Daten zu den Zersetzungsreaktionen Vergleich von neuwertigem und langjährig gebrauchtem HTF

6 Folie 6 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Beschleunigte Alterung von HTF-Proben Einschmelzen entgaster Proben in Glasampullen Lagerung eines Probensets bei ºC ( T ±1K) für ~ h

7 Folie 7 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Analyse der HTF-Proben Untersuchung der enthaltenen Stoffe mittels gaschromatographischer Methoden (GC-WLD, GC-MS) und Wasseranalyse (coulometrische Karl- Fischer-Titration) in Abhängigkeit der Alterungsdauer Benchmarking Reaktionskinetische Auswertung Arrhenius-Auswertung

www.dlr.de Folie 8 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > 12.06.

8 Folie 8 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Gaschromatographische Analysen Auftrennung von Stoffgemischen (gasförmig/verdampfbar) Nachweis/Quantifizierung der voneinander getrennten Substanzen

9 Folie 9 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Analyse der gebildeten Gase Direkter Probentransfer in einen Gaschromatographen Bestimmung von Druck und Zusammensetzung der Gasphase

10 Folie 10 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Wasserstoffbildung bei neuem DPO/BP

11 Folie 11 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Wasserstoffbildung bei gebrauchtem DPO/BP

12 Folie 12 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Kinetik der Wasserstoffbildung

13 Folie 13 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Bildung weiterer Gase Vergleich der gebildeten Gase nach 180 h bei 430 ºC

14 Folie 14 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Wasser als Zersetzungsprodukt Zunahme der Wasserkonzentration bei 440 ºC

www.dlr.de Folie 15 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr.

15 Folie 15 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Analyse der verdampfbaren organischen Stoffe

16 Folie 16 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Kinetik der Benzolbildung

17 Folie 17 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Entstehungswege der Zersetzungsprodukte? Begrenzte Stabilität der HTF-Moleküle, ihrer Zersetzungsprodukte, und ggf. von Verunreinigungen Reaktionen mit den Materialien des HTF-Loops

18 Folie 18 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Änderung der Produkteigenschaften Dampfdruck offensichtlich betroffen, jedoch sehr stark von Gasen, Wasser- und Benzolgehalt abhängig und noch nicht systematisch untersucht Wärmekapazität: große Zersetzungsprodukte eher günstig, kleine eher ungünstig Weitere Eigenschaften (Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, Dichte) bisher nicht untersucht (Messungen zurzeit nur in eingeschränkten Temperaturbereichen möglich)

19 Folie 19 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Wärmekapazität neues/gebrauchtes DPO/BP

20 Folie 20 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Zusammenfassung Zügiger Vergleich von Wärmeträgerqualitäten über thermisch sorgfältig kontrollierte beschleunigte Alterung Neben ausführlichen kinetischen Studien ist einfaches Benchmarking möglich (Referenz reines DPO/BP-Eutektikum) Wasser eindeutig als relevantes Zersetzungsprodukt identifiziert Gasbildung quantitativ beschrieben; Wasser, Leichtsieder und größere Moleküle in Arbeit Klare Zunahme der Zersetzung (besonders Gase) nach langem Betrieb Eigenschaftsänderungen noch wenig untersucht

21 Folie 21 > 15. Kölner Sonnenkolloquium > Dr. Jung HTF Alterungskinetik > Danke für die Aufmerksamkeit! AReWa (Fkz B)

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