Neuartige Kompositwerkstoffe für die thermochemische Energiespeicherung, BMBF-Nachwuchsforschergruppe NEOTHERM

In der interdisziplinären Nachwuchsforschergruppe Neuartige Kompositwerkstoffe für die thermochemische Energiespeicherung (NEOTHERM) mikro-makro-poröse Kompositmaterialien für die thermochemische Energiespeicherung entwickelt, charakterisiert und bewertet. Ziel ist es, Sorptionsmaterialien für das Sorbat Wasser mit hoher Speicherdichte, effektivem Wärmeübergang und applikationsangepasster Sorptionstemperatur (»20-500 °C) und geeignetem Temperaturhub sowohl für die Speicherung solarer Wärme als auch für die Energierückgewinnung aus technischen Prozessen bereitzustellen. Dazu sollen zellulare Werkstoffe als Trägermaterialen entwickelt und bezüglich ihrer chemischen, morphologischen und thermischen Eigenschaften optimiert werden. Parallel dazu sollen als Aktivkomponente der Wärmespeicherung mikroporöse kristalline Verbindungen (metal organic frameworks = MOFs und Zeolithe) entwickelt und/oder modifiziert und auf dem Träger fixiert werden, z.B. mittels in-situ-Kristallisation oder Träger-Linker-Reaktion. Innerhalb der Nachwuchsgruppe sollen folgende Aspekte der neuen Werkstoffverbünde bearbeitet werden: (1) Synthese neuer bzw. modifizierter mikroporöser Materialien (Aktivkomponente), (2) Entwicklung von Herstellungsverfahren für makroporöse monolithische Materialien mit variierbaren oberflächenchemischen und thermischen Eigenschaften und gezielt eingestellter, offener Porosität (Träger), (3) Beschichtung/Oberflächenmodifizierung von offenzelligen Schäumen zur Einstellung der Sorptionseigenschaften des Verbundmaterials, (4) Steuerung von Ad- und Desorptionsvorgängen in porösen Festkörpern durch Steuerung der Porengröße und -form, (5) Evaluierung des Langzeitverhaltens der Wärmespeichermaterialien. Die Entwicklung der neuartigen Materialien erfolgt von Beginn an mit Blick auf den technischen Einsatz bezüglich der Arbeitstemperatur, des Lade-/Entladeverhaltens, der Langzeitstabilität, der Speicherdichte, und der Kosten und Sicherheit.
Nach positiver Evaluierung wird das Projekt in einem zweiten Zeitraum bis Ende Mai 2018 fortgesetzt. Im Rahmen der Fortführung wird ein Sorptionskinetik-Messstand für Kompositmaterialien und ein Demonstrator aufgebaut.

Novel composite materials for thermochemical energy storage, BMBF junior research group NEOTHERM

The interdisciplinary junior research group Novel Composite Materials for Thermochemical Energy Storage (NEOTHERM) develops, characterizes and evaluates micro-macro-porous composite materials for thermochemical energy storage. The aim is to provide sorption materials for the sorbate water with high storage density, effective heat transfer and application-adapted sorption temperature ("20-500 °C) and suitable temperature range both for the storage of solar heat and for energy recovery from technical processes. To this end, cellular materials are to be developed as carrier materials and optimized with regard to their chemical, morphological and thermal properties. In parallel, microporous crystalline compounds (metal organic frameworks = MOFs and zeolites) are to be developed and/or modified as active components of heat storage and fixed to the carrier, e.g. by means of in-situ crystallization or carrier-linker reaction. The junior research group will work on the following aspects of the new material composites: (1) Synthesis of new or (2) Development of manufacturing processes for macroporous monolithic materials with variable surface chemical and thermal properties and specifically adjusted, open porosity (carrier), (3) Coating/surface modification of open-cell foams to adjust the sorption properties of the composite material, (4) Control of adsorption and desorption processes in porous solids by controlling the pore size and shape, (5) Evaluation of the long-term behavior of the heat storage materials. The development of the new materials is carried out from the outset with a view to their technical application in terms of working temperature, charging/discharging behavior, long-term stability, storage density, costs and safety.