Energiespeicher - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 616

Tab. 8.5 Thermomagnetische Eigenschaften einiger ausgewählter Adsorptive
Adsorptiv

Chemische
Summenformel

Siedetemperatur, bei
p = 1013 mbar, (°C)

Dipolmoment m = e l
(3.3 · 10 -30 Cb · m)

Verdampfungs-
enthalpie (kJ/kg)

Ammoniak NH 3 -34 1.47 1368

Methanol CH 3 OH 65 1.67 1102

Ethanol C 2 H 5 OH 79 1.7 842

Wasser H 2 O 100 1.87 2258

• Druck p (bei Gasen)
• Temperatur T und
• adsorbierte Masse m ads bzw. relative Beladung x i

definiert, die von den adsorbierten Komponenten und dem verwendeten Adsorbens ab-
hängig sind. Die Adsorption wird bei hohem Partialdruck und geringer Temperatur be-
günstigt, während zur Desorption eine Temperaturerhöhung durch Wärmezufuhr und/
oder eine Reduzierung des Partialdrucks erforderlich ist. Als Adsorptive eignen sich auf-
grund der starken molekularen Bindungskräfte vor allem polare Gase. Je größer das Dipol-
moment der Gasmoleküle ist, desto höher ist die im Sorptionsprozess erreichte Energie-
dichte. Die Tab. 8.5 gibt thermophysikalische Eigenschaften ausgewählter Adsorptive an.

• Silicagele können große Mengen Wasser/Wasserdampf adsorptiv binden. Silicagele
sind hochporöse, glasartige Substanzen, die in einem thermischen Verfahren aus einer
kolloidalen Silicat-Suspension (SiO 2 + H 2 O) hergestellt werden, wobei die Aktivierung
durch das Entfernen des Wassers bei hohen Temperaturen erfolgt. Das Material besteht
hauptsächlich aus SiO 2 und hat aufgrund des Herstellungsverfahrens eine innere Ober-
fläche von 500 bis 800 m 2 /g. Das nutzbare Adsorptionsvolumen beträgt zwischen 25
und 30 % des gesamten Silicagelvolumens.
• Zeolithe heißt die Gruppe wasserhaltiger Metall-Alumosilikate. In der Natur kom-
men ca. 40 verschiedene Zeolith-Arten vor, die meist durch vulkanische Aktivitäten
entstanden sind und starke Verunreinigungen aufweisen. Sie sind deshalb für kälte-
technische Anwendungen meist ungeeignet. Synthetisch hergestellte Zeolithe bestehen
hauptsächlich aus Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und haben eine innere Oberfläche von ca.
800 bis 1200 m 2 /g. Sie werden durch Ionenaustausch oder durch die Dotierung mit hy-
groskopischen Salzen modifiziert (hydrophile Oberfläche) und damit in ihrer Energie-
speicherfähigkeit wesentlich verbessert. Zeolithe benötigen für die Desorption höhere
Temperaturen (> 100 °C) als Silicagele und liefern deshalb auch höhere Temperaturen
im Entladungsprozess. Sie sind daher auch als thermochemische Speicher in Heizungs-
systemen mit höheren Vorlauftemperaturen verwendbar.
• In der chemischen Industrie werden als Adsorbens oft hydrophobe Aktivkohle oder
Aktivkoks verwendet, die aus Holz, Kohle oder auch aus Petrolkoks hergestellt wer-
den. Nach der Formung der einzelnen Teile wird das Material zunächst bei niedrigen