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B-29 Optimierung eines thermo- chemischen Wärmespeichers auf Metallhydridbasis Dr.-Ing. M. H. Höhne 2) E-Mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. J. H. Hapke* 1) 1) Eiûendorfer Straûe 38, D-21079 Hamburg. 2) Schlebuschweg 15, D-21029 Hamburg. Mit thermochemischen Wärmespeichern auf Metallhydrid- basis kann auf hohem Temperaturniveau Wärme nahezu unbegrenzt gespeichert und kurzfristig einem System wie- der zugeführt werden. Für das Beispiel eines Garofens wird gezeigt, inwieweit der Energieeintrag mit Hilfe von Metall- hydridreaktoren bedeutend verbessert werden kann. Das System wurde simulativ optimiert, wobei die Ergebnisse durch praktische Versuche verifiziert werden konnten (s. Abb.). Abbildung. Verfahrensprinzip eines Wärmespeichers auf Metallhydridbasis. Wärmeabgabe Wärmespeicherung H2 Metallhydrid I QSpeicher Metall II 15°C Wasser QUmgebung Metall I 380°C Luft QNutz Metallhydrid II 90°C Wasser QAbfall H2 Wärmespeicher Wasserstoff- receiver Luft 380°C Bei vielen Garprozessen muss der gröûte Ener- gieanteil bereits in den ersten Minuten zugeführt werden. Häufig reicht jedoch die Anschlussleistung von Garumluft- öfen nicht aus, um den Nahrungsmitteln ausreichend Wär- meenergie zuzuführen. Am Ende des Garprozesses wird da- gegen nur eine geringe Leistung zum Nachwärmen und Garen benötigt. Durch die Integration eines Wärmespei- chers, der in der Phase des niedrigen Leistungsbedarfes Wärmenergie speichert und sie bei hohem Leistungsbedarf wieder abgibt, erweitert sich das Anwendungsspektrum sol- cher Öfen. Grundlage für diese thermochemische Energie- speicherung ist die reversible, exotherme Reaktion von Wasserstoff und Metall zu Metallhydrid. Neben der Reakti- onskinetik bestimmen der Stoff- und Wärmetransport die Qualität des Prozesses. Für den betrachteten Anwendungs- fall wird nickeldotiertes Magnesium als Material für die Wärmespeicherung eingesetzt. Zur Aufnahme des Wasser- stoffes wird eine Lanthanlegierung vorgesehen. Die Wär- meabgabe erfolgt während der vollständig reversiblen Re- aktion des Magnesiums mit dem aus der Lanthanlegierung desorbierenden Wasserstoff. Eine optimale Reaktorgeometrie weist eine gerin- ge Wärmekapazität bei kurzen Wärmeleitwegen auf, um eine schnelle Wärmeabfuhr zu ermöglichen und den Anteil an Verlustwärme durch Aufheizen des Reaktormaterials ge- ring zu halten. Zur Optimierung des Designs bietet sich un- ter Berücksichtigung der zum Teil gegensätzlichen Anforde- rungen das finite Volumenprogramm PHOENICS Version 3.2 an. Damit können neben den Wärme- und Stofftrans- portvorgängen spezielle Stoffeigenschaften der Metallhydri- de dargestellt werden. Durch Variation der Betriebsbedin- gungen und der Reaktorgeometrie konnte so mit geringem Aufwand ein optimaler Reaktor ausgelegt werden. Mit Hilfe der so gewonnen Erkenntnisse wurde ein Speicher für eine Energiemenge von 5 kWh aufgebaut und in Betrieb genom- men. Die Produktqualität konnte durch den Einsatz des neuen Wärmespeichers verbessert werden. Mit Hilfe des erstellten Simulationsprogrammes ist es möglich, gekoppelte Systeme aus zwei Metallhydriden nicht nur für die Wärmespeicherung oder -transformation darzustellen, sondern auch Kältemaschinen oder Wärme- pumpen auf Basis von Metallhydriden zu optimieren. B-30 Oxidativer Abbau komplexer organischer Verbindungen am Beispiel EDTA Mag. rer. nat P. Letonja* 1) E-Mail: [email protected] o.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Dr. h. c. R. Marr 1) Dipl.-Ing. Dr. techn. M. Siebenhofer 2) 1) Institut für Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, TU Graz, Inffeldgasse 25, A-8010 Graz; 2) VTU-Engineering GmbH, Parkring 18, A-8074 Grambach/Graz. Die Belastung kommunaler Abwässer mit biologisch schwer abbaubaren Substanzen wie Hormone, Antibiotika und Waschmittelinhaltstoffe bzw. deren Hilfsstoffe (Enzyme, Enthärter bzw. Komplexbildner) stellt ein zunehmendes Umweltproblem dar. Wegen seiner Komplexbildungseigen- schaften hat Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) bei der Abwasserbehandlung eine hemmende Wirkung bei der Ab- trennung verschiedener Schwermetallionen aus Abwässern. Der oxidative Abbau von EDTA vor der Schwermetall- abscheidung bietet sich daher als Problemlösung an. Innovative Reaktionstechnik 1281 Chemie Ingenieur Technik 2004, 76, No. 9

Oxidativer Abbau komplexer organischer Verbindungen am Beispiel EDTA

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