Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermochemisches Reaktorsystem.

Es ist bekannt, für die Erzeugung von Wasserstoff oder Synthesegas ein Redoxma- terial einzusetzen, wobei das Redoxmaterial in Redoxkreisprozessen zur Wasser- und C02-Spaltung verwendet wird. Das Redoxmaterial wird zur chemischen Re duktion erhitzt. Erste Ansätze sehen dabei vor, dass die Erhitzung mittels Solar energie erfolgt, wobei das Redoxmaterial konzentrierte Solarstrahlung absorbiert.

Erste Konzepte sehen vor, dass zur solaren Erzeugung von Wasserstoff mittels derartiger thermochemischer Kreisprozesse ein partikelförmiges Feststoff medium eingesetzt wird. In diesem Prozess wird das Feststoff medium mit Hilfe von Son nenenergie bei hohen Temperaturen über eine chemische Reaktion thermisch re duziert und somit für die nachfolgende Reaktion aktiviert. Diesem wird zu einem späteren Zeitpunkt Wasserdampf zugeführt. Das Medium wird durch den Sauer stoff im Wasser oxidiert, so dass Wasserstoff entsteht. Um den Kreisprozess fort führen zu können, muss das oxidierte Medium erneut bei hohen Temperaturen reduziert werden. Bei den bekannten Kreisprozessen fallen die Partikel frei durch den Fokus der konzentrierten Solarstrahlung oder werden durch diesen bewegt. Anschließend werden die Partikel in einen Reaktor zur Durchführung der Oxidation bewegt. Derartige Verfahren haben zwar den Vorteil eines kontinuierlichen Pro zesses, jedoch bestehen Probleme hinsichtlich Abriebs der Partikel, Staubbildung durch den Partikelabrieb und beim Partikeltransport.

Es gibt auch sogenannte Feststoffreceiver, in denen das Medium fest in dem Re ceiver verbaut ist und in einem Batch-Prozess abwechselnd reduziert und oxidiert wird. Bei derartigen Receivern entstehen Nachteile, da der Prozess nicht kontinu ierlich erfolgt. Bei den bekannten Receivern besteht grundsätzlich ferner das Problem einer feh lenden oder unzureichenden Rekuperation der Wärme zwischen dem Reduktions und dem Oxidationsschritt.

Aus DE 10 2018 201 319 Al ist ein System bekannt, bei dem Blöcke aus Re- doxmaterial mittels einer Fördervorrichtung durch den Receiver transportiert wer den. Der Transport der Blöcke durch den Receiver ist aufgrund der hohen Tempe raturen problematisch.

Grundsätzlich besteht das Problem, ein Reaktorsystem mit einem die Solarstrah lung absorbierenden Feststoff medium als Reaktionsmedium oder Wärmeträger medium zuverlässig zu betreiben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Reaktorsystem mit einem Solarstrahlungsreceiver zu schaffen, das in vorteilhafterweise mit einem die So larstrahlung absorbierenden Feststoffmedium als Reaktionsmedium oder Wärme trägermedium vorzugsweise kontinuierlich betreibbar und in vorteilhafterweise für solarbetriebene Redoxkreisprozessen einsetzbar ist.

Das erfindungsgemäße Reaktorsystem ist definiert durch die Merkmale des An spruchs 1.

Das erfindungsgemäße Reaktorsystem weist einen definierten Raum und eine Er wärmungskammer auf, die mit dem definierten Raum verbunden ist. In der Er wärmungskammer ist mindestens eine Reaktionsvorrichtung, die mindestens ei nen Feststoffmediumblock aufweist, zur Aktivierung des Feststoff medium bl ocks erwärmbar ist. Das Reaktorsystem weist ferner eine Reaktorkammer auf, die in dem Raum gebildet oder mit dem Raum verbunden ist, wobei die Reaktorkammer gegenüber dem Raum über eine Abtrennvorrichtung vorzugsweise gasdicht ab trennbar ist und wobei eine Leitungsvorrichtung zum Zu- und/oder Abführen von Fluid mit der Reaktorkammer verbunden ist. Über mindestens eine Transportvor richtung ist die mindestens eine Reaktionsvorrichtung aus der Reaktorkammer durch den Raum in die Erwärmungskammer und aus der Erwärmungskammer durch den Raum in die Reaktorkammer transportierbar. Der definierte Raum ist vorzugsweise gegenüber der Umgebung geschlossen bzw. abgedichtet. Die Erwärmung der mindestens einen Reaktionsvorrichtung in der Erwärmungs kammer kann beispielsweise über ein Lichtbogen-Plasma oder ein in die Erwär mungskammer eingeleitetes Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Gas, erfol gen, wobei das Wärmeträgermedium außerhalb des Reaktorsystems auf her kömmliche Art und Weise, beispielsweise über einen Verbrennungs- oder Solar prozess, erhitzt werden kann.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Erwärmungskammer mindestens eine Strahlungsöffnung aufweist, wobei durch die Strahlungsöffnung konzentrierte So larstrahlung in die Erwärmungskammer einleitbar ist. Dabei kann die Reaktions vorrichtung als Solarabsorbervorrichtung ausgebildet sein, so dass zur Erwärmung des Feststoffmediumblocks die konzentrierte Solarstrahlung auf den Feststoffme diumblock gestrahlt und von diesem absorbiert wird.

Das erfindungsgemäße Reaktorsystem ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Reaktionsvorrichtung aus der Reaktorkammer durch den Raum in die Erwär mungskammer und wieder zurück in die Reaktorkammer transportierbar ist. Die Abtrennvorrichtung ermöglicht, dass in der Reaktorkammer beispielsweise zur Durchführung einer Reaktion eine gegenüber dem Raum unterschiedliche Atmo sphäre geschaffen werden kann, indem die Reaktorkammer gegenüber dem Raum mittels der Abtrennvorrichtung abgetrennt und vorzugsweise gasdicht abgedichtet wird. Bei gegenüber der Umgebung abgeschlossenem definierten Raum kann in der Erwärmungskammer und im Raum die gleiche Atmosphäre herrschen. Grund sätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Erwärmungskammer gegen über dem Raum abtrennbar und vorzugsweise gasdicht abgedichtet ist, sodass in der Erwärmungskammer eine von dem definierten Raum unterschiedliche Atmo sphäre geschaffen werden kann. In der Erwärmungskammer kann der Feststoff mediumblock durch Erwärmen aktiviert werden, so dass dieser für die anschlie ßende Reaktion in der Reaktorkammer vorbereitet ist.

Die Erwärmungskammer kann beispielsweise als Solarstrahlungsreceiver an ei nem Solarturm angeordnet sein, wobei die konzentrierte Solarstrahlung mittels einem oder mehrerer Heliostaten auf den Solarstrahlungsreceiver gelenkt wird, oder als Receiver auf einem Solardishsystem. Der Feststoffmedium block kann eine Würfelform, eine Quaderform, eine Zylinder form, eine Kegelform oder eine komplexere Form aufweisen. Beispielsweise kann die Reaktionsvorrichtung auch mehrere Feststoffmediumblöcke aufweisen, die eine der genannten Formen aufweisen. Die Reaktionsvorrichtung kann auch meh rere Feststoffmediumblöcke in Stabform aufweisen.

Der Feststoffmediumblock kann beispielsweise aus einem Redoxmaterial beste hen, wie beispielsweise CeÜ2, dotiertem CeÜ2, CU2O/CUO, Mh3q4/Mh2q3, C0O/C0 ₃ O4 oder Perovskiten. Bei dem Feststoffmediumblock aus einem Redoxma terial erfolgt die Aktivierung in der Erwärmungskammer als Reduktion.

Das Material des Feststoffmediumblocks ist vorzugsweise porös. Dadurch können Teile konzentrierter Solarstrahlung, die auf die Reaktionsvorrichtung in der Erwär mungskammer gestrahlt werden, ins Innere des Feststoffmediumblocks Vordrin gen, so dass eine verbesserte Absorption der Strahlung bzw. Solarstrahlung und somit Erwärmung des Feststoff medium bl ocks erreicht werden kann. Bei Erwär mung mit einem Wärmeträgermedium wird durch die Porosität eine größere Ober fläche gebildet, die den Wärmeübertrag verbessert.

Die vergrößerte Oberfläche des Feststoffmediumblocks bietet ferner bei einem Einsatz als Reaktionsmedium eine vergrößerte Reaktionsoberfläche, wodurch die Reaktionen verbessert stattfinden können.

Die erfindungsgemäße Reaktionsvorrichtung weist bevorzugt einen Feststoffme diumblock aus einem Redoxmaterial auf, so dass die Reaktionsvorrichtung in ei nem Redoxkreisprozess eingesetzt werden kann. Das Redoxmaterial kann in der Erwärmungskammer in einer entsprechenden Atmosphäre, beispielsweise auch bei abgesenktem Gesamtdruck, mittels der konzentrierten Solarstrahlung er wärmt werden kann, wodurch eine Reduzierung des Redoxmaterials erfolgt. An schließend wird die Reaktionsvorrichtung in die Reaktorkammer transportiert, die mittels der Abtrennvorrichtung von dem Raum abgetrennt werden kann. In der Reaktorkammer wird über die Leitungsvorrichtung beispielsweise Wasserdampf dem reduzierten Redoxmaterial zugeführt, wobei eine Spaltung des Wasserdamp fes erfolgt, wodurch Wasserstoff entsteht. Die erfindungsgemäße Reaktionsvorrichtung kann jedoch auch einen Feststoffme diumblock aus einem anderen Material (z.B. ein Katalysatormaterial) aufweisen, welches für andere Reaktionen als Redoxreaktionen verwendet wird. Beispiels weise kann der Feststoffmediumblock auch aus einem Material, an dessen Ober fläche sich Moleküle binden (Adsorption), beispielsweise einem Alkalioxide oder ein Erdalkalioxid, beispielsweise CaO, bestehen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strahlungsöffnung mit ei ner für die Solarstrahlung transparenten Scheibe verschlossen ist.

Unter einer für die Solarstrahlung transparenten Scheibe wird eine Scheibe ver standen, die für die Solarstrahlung einen hemisphärischen, solaren (AMI, 5) Trans missionsgrad von mindestens 85% aufweist. Durch das Vorsehen einer transpa renten Scheibe einer Strahlungsöffnung kann die Erwärmungskammer geschlos sen sein, so dass eine gewünschte Atmosphäre in der Erwärmungskammer er zeugbar ist.

Beispielsweise kann an der Erwärmungskammer eine Gasabsaugung vorgesehen sein, so dass ein Unterdrück in der Erwärmungskammer erzeugbar ist. Es kann auch ein Spülgas zur Entfernung von Sauerstoff eingesetzt werden. Um beispiels weise das Feststoff medium in Form eines Redoxmaterials in der Erwärmungskam mer mittels der konzentrierten Solarstrahlung zu reduzieren, kann der freiwer dende Sauerstoff in vorteilhafterweise aus der Erwärmungskammer zumindest teilweise abgesaugt werden. In der Erwärmungskammer herrscht somit ein nied riger Sauerstoffpartialdruck, so dass die Reduktionsreaktion begünstigt und eine erneute Oxidation des Feststoffmediums verhindert wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Erwärmungskammer oberhalb des Raumes angeordnet ist, dass die Reaktorkammer im unteren Bereich des Raumes oder unterhalb des Raumes angeordnet ist und dass die Transportvorrichtung als Ver tikaltransportvorrichtung ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung ermöglich auf besonders einfache Art und Weise den Transport der Reaktionsvorrichtungen von der Erwärmungskammer in die Reaktorkammer und zurück, da lediglich derTrans- port in eine Richtung, nämlich die vertikale Richtung, erfolgen muss. Da die Reaktionsvorrichtungen nach der Bestrahlung mit der konzentrierten Solarstrah lung sehr hohe Temperaturen aufweisen, ist eine Handhabung der Reaktionsvor richtungen aufgrund der thermischen Belastungen der Umgebung konstruktiv re lativ aufwendig. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Erwärmungskam mer und Reaktorkammer ist ein Transport in lediglich eine Richtung notwendig, sodass die Transportvorrichtung entsprechend einfach ausgestaltet sein kann. Dadurch wird der konstruktive Aufwand auch bei hohen thermischen Belastungen vergleichsweise geringgehalten.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Transportvorrichtung in dem Raum oder zumindest teilweise in der Erwärmungskammer angeordnet ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Reaktorkammer über eine Re aktorkammeröffnung mit dem Raum verbunden ist, wobei die Abtrennvorrichtung als Klappe ausgebildet ist, die die Reaktorkammer dichtend abschließt. Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Transportvorrichtung in einer Grundposition vollständig in der Reaktorkammer aufgenommen ist und zum Transport der Reaktionsvorrichtung in die Erwärmungskammer die Reaktionsvor richtung durch die Reaktorkammeröffnung und den Raum in die Erwärmungskam mer bewegt. Dabei kann sich die Transportvorrichtung durch die Reaktorkammer öffnung und den Raum erstrecken. Dadurch, dass die Transportvorrichtung bei dieser Ausführungsform in einer Grundposition vollständig in der Reaktorkammer aufgenommen ist, werden aufwendige Konstruktionen für eine Abdichtung einer Durchführung für die Transportvorrichtung aus der Reaktorkammer heraus ver mieden. Die Transportvorrichtung kann beispielsweise als Teleskopvorrichtung ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens eine Halterung für die mindestens eine Reaktionsvorrichtung in der Reaktorkammer angeordnet ist. Somit kann die Transportvorrichtung die Reaktionsvorrichtung auf der Halterung absetzen, so dass die Reaktionsvorrichtung in der Reaktorkammer in einer definierten Position angeordnet ist. Für den Transport von der Reaktorkammer in die Erwärmungs kammer kann die Transportvorrichtung die Reaktionsvorrichtung von der Halte rung abnehmen. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktorsystems, bei dem die Reaktorkammer in dem Raum gebildet ist, ist eine Halterung für die mindestens eine Reaktionsvorrichtung vorgesehen, wobei die Abtrennvorrichtung zum Abtren nen der Reaktorkammer gegenüber dem Raum über die Halterung mit der min destens einen Reaktionsvorrichtung gestülpt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die Abtrennvorrichtung als ein bewegliches Gehäu seteil mit einer Vertiefung ausgebildet ist, wobei zum Abtrennen der Reaktorkam mer das Gehäuseteil über die Halterung bewegbar ist und mit einem die Vertiefung umgebenden Rand an einem Wandteil des Raumes dichtend anlegbar ist, wobei die Halterung an dem Wandteil angebracht ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass durch das bewegliche Gehäuseteil die Halterung, die an dem Wandteil angebracht ist, sowie eine auf der Halterung gehalterte Reakti onsvorrichtung durch das Wegbewegen des Gehäuseteils frei zugänglich ist, so- dass die Transportvorrichtung in besonders vorteilhafter Weise an eine Reaktions vorrichtung, die auf der Halterung gehaltert ist, angreifen kann. Die Transportvor richtung kann somit beispielsweise vollständig außerhalb der Reaktorkammer an geordnet sein und nur beim Angreifen und Transport der Reaktionsvorrichtung in den Bereich der Reaktorkammer eindringen. Dadurch werden aufwendige Dich tungsvorrichtungen zur Durchführung der Transportvorrichtung vermieden. Bei geöffneter Reaktorkammer, bei der das bewegliche Gehäuseteil von dem Wandteil des Raumes wegbewegt worden ist, kann die Transportvorrichtung in vorteilhafter Weise an der Reaktionsvorrichtung angreifen. Durch das bewegliche Gehäuseteil mit einer Vertiefung, wobei der die Vertiefung umgebende Rand an dem Wandteil des Raumes dichtend anliegt, kann eine Abdichtung der Reaktorkammer auf kon struktiv einfache Art und Weise erreicht werden, da lediglich eine entsprechende Dichtungsmöglichkeit an dem Rand bzw. dem Wandteil bereitgestellt werden muss.

Bei geschlossener Reaktorkammer umgibt das Gehäuseteil die Halterung und eine auf der Halterung gehalterte Reaktionsvorrichtung, sodass die Halterung und die Reaktionsvorrichtung in der Vertiefung angeordnet sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil auf einer Schienenvorrichtung geführt ist. Dadurch lässt sich das Gehäuseteil in vorteilhafter Weise zum Abtren nen der Reaktorkammer und zum Öffnen der Reaktorkammer bewegen.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Antriebsvorrichtung das bewegliche Gehäuse teil antreibt, wobei die Antriebsvorrichtung als ein Schieber ausgebildet ist, der mit einer Anpressplatte an dem Gehäuseteil angreift. Über einen Schieber lässt sich ein linearer Antrieb des beweglichen Gehäuseteils auf konstruktiv einfache Art und Weise gestalten. Mittels einer Anpressplatte kann darüber hinaus in vor teilhafter Weise die Antriebskraft der Antriebsvorrichtung großflächig auf das Ge häuseteil verteilt werden, sodass ein gleichmäßiger Anpressdruck des die Vertie fung umgebenden Randes an das Wandteil und somit eine gleichmäßige Dichtkraft erreicht werden kann. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwischen der Anpressplatte und der Gehäuseplatte mehrere Federn angeordnet sind.

Zusätzlich kann eine Verriegelungsvorrichtung an dem Gehäuseteil vorgesehen sein oder an diesem angreifen, um die Position des Gehäuseteils zu fixieren. Auch kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungsvorrichtung das Gehäuseteil in Rich tung zu dem Wandteil drückt oder zieht und somit den Anpressdruck für die Dicht kraft erzeugt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an oder in dem Wandteil ein Dichtungsab schnitt gebildet ist, an dem das Gehäuseteil mit dem die Vertiefung umgebenden Rand dichtend anlegbar ist. Der Dichtungsabschnitt kann beispielsweise ein be sonders bearbeiteter Abschnitt des Wandteils sein, wodurch eine vorteilhafte Dichtwirkung erreicht werden kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Dichtungsabschnitt zwei parallele Dichtflächen mit dazwischenliegendem Le ckagekanal aufweist, wobei der die Vertiefung umgebende Rand an beide Dicht flächen anlegbar ist. Die beiden parallelen Dichtflächen mit dazwischenliegendem Leckagekanal können beispielsweise auch in einer Ausnehmung in dem Wandteil angeordnet sein, sodass der die Vertiefung umgebende Rand des Gehäuseteils in die Ausnehmung eintaucht und gegen die beiden Dichtflächen anlegbar ist. An dem Rand und/oder den Dichtflächen kann zusätzliches Dichtmaterial angeordnet sein. Die Dichtflächen können beispielsweise auch aktiv gekühlt sein, beispiels weise mittels in dem Wandteil eingelassenen Kühlkanälen. Der Leckagekanal kann beispielsweise mit einer Leitung verbunden sein, über die der Leckagekanal eva kuierbar ist oder mit einem Spülgas füllbar ist. Dadurch wird ein Gasaustausch zwischen der Reaktorkammer und dem Raum bei kleineren Undichtigkeiten an den Dichtflächen unterdrückt.

Die Leitungsvorrichtung kann an dem Wandteil vorgesehen sein. Es ist auch bei spielsweise möglich, dass die Leitungsvorrichtung durch das Wandteil und die Hal terung geführt ist und an der Halterung in die Reaktorkammer mündet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Transportvorrichtung außerhalb der Reak torkammer angeordnet ist, wobei die Transportvorrichtung bei geöffneter Ab trennvorrichtung zum Transport der Reaktionsvorrichtung in die Erwärmungskam mer und an der Reaktionsvorrichtung angreift, diese von der Halterung löst und durch den Raum in die Erwärmungskammer bewegt. Ein Rücktransport in die Re aktorkammer erfolgt entsprechend umgekehrt.

Die Erwärmungskammer kann mindestens eine Erwärmungskammeröffnung auf weisen, durch die die mindestens eine Reaktionsvorrichtung mittels der Transport vorrichtung einschiebbar ist, sodass der mindestens eine Feststoff medium block in der Erwärmungskammer angeordnet ist. Die Erwärmungskammeröffnung kann beispielsweise durch separate Deckelvorrichtungen dichtend geschlossen werden, sodass die Erwärmungskammer gegenüber dem Raum abgetrennt sein kann.

Die mindestens eine Erwärmungskammeröffnung kann nach unten gerichtet sein und die Transportvorrichtung kann die mindestens eine Reaktionsvorrichtung in vertikaler Richtung von unten in die Erwärmungskammer einschieben und von unten aus dieser entnehmen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Reaktionsvorrichtung ein Kopplungsele ment aufweist, an dem der Feststoffmediumblock befestigt ist, wobei die Trans portvorrichtung eine an das Kopplungselement angepasste Greifvorrichtung auf weist. Mittels des Kopplungselements ist eine vorteilhafte thermische Entkopplung zwischen der Transportvorrichtung und dem Feststoffmediumblock möglich. Über das Kopplungselement kann ein Transport der Reaktionsvorrichtung in vor teilhafter Weise erfolgen. Das Kopplungselement kann beispielsweise auch an die Erwärmungskammeröffnung angepasst sein, sodass das Kopplungselement beim Einschieben der Reaktionsvorrichtung in die Erwärmungskammer an der Erwär mungskammeröffnung dichtend anliegt.

Das Kopplungselement kann darüber hinaus in vorteilhafter Weise an die Halte rung angepasst sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Halterung in horizon taler Richtung parallel zu dem Wandteil des Raumes, an dem die Halterung ange bracht ist, eine geringere Erstreckung aufweist als das Kopplungselement. Mit an deren Worten: In horizontaler Richtung steht das Kopplungselement über die Hal terung über.

Somit kann in vorteilhafter Weise vorsehen sein, dass im auf die Halterung aufge setzten Zustand das Kopplungselement die Greifvorrichtung zumindest an dem über die Halterung überstehenden Teil des Kopplungselements angreift.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Reaktionsvorrich tungen vorgesehen, wobei die Halterung zwei parallele Halterungsplätze für die Reaktionsvorrichtungen aufweist, wobei die Transportvorrichtung zwei parallel ge führte Hebevorrichtungen aufweist, die zum Transport der Reaktionsvorrichtungen jeweils an eine der Reaktionsvorrichtungen angreifen. Die Reaktionsvorrichtungen können somit über die Transportvorrichtung individuell transportiert werden. Bei spielsweise ist es möglich, dass stets eine Reaktionsvorrichtung in der Erwär mungskammer angeordnet ist, sodass die Erwärmungskammer kontinuierlich bzw. quasi kontinuierlich betreibbar ist. Während eine Reaktionsvorrichtung in der Erwärmungskammer angeordnet ist, kann die andere durch den Raum zu der Re aktorkammer transportiert werden, nach Abtrennen der Reaktorkammer kann in der Reaktorkammer die gewünschte Reaktion herbeigeführt werden. Anschließend wird dann nach Öffnen der Reaktorkammer die Reaktionsvorrichtung zu der Er wärmungskammer transportiert und die andere Reaktionsvorrichtung aus der Er wärmungskammer entfernt. Während die Erwärmungskammer somit kontinuier lich betrieben wird, wird die Reaktorkammer im batch-Betrieb betrieben. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine der Greifvorrichtungen zwei parallel geführte Greifer aufweist, die in horizontaler Richtung parallel zu dem Wandteil des Raumes einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Erstreckung der Halterung in diese Richtung. Wenn die Greifvorrichtung von unten an der Re aktionsvorrichtung angreift, besteht die Schwierigkeit, dass die Greifvorrichtung an der Halterung vorbeigeführt werden muss. Durch zwei parallel geführte Greifer, die einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Erstreckung der Halterung in diese Richtung, wird sichergestellt, dass die Greifer an der Halterung vorbeigeführt werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Reaktorsystem kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Greifvorrichtung, die für den Transport einer Reaktionsvorrichtung, die sich zur Zeit in der Reaktorkammer befindet, zuständig ist, während des Zeit raums, in dem die Reaktionsvorrichtung in der Reaktorkammer verweilt, unterhalb der Reaktorkammer angeordnet ist.

Dadurch kann die Greifvorrichtung in vorteilhafter Weise nach Öffnen der Reak torkammer von unten an der Reaktionsvorrichtung angreifen, um diese in Rich tung der Erwärmungskammer zu transportieren.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen

Reaktorsystems,

Fig. 2a eine schematische, vergrößerte Ansicht der Reaktorkammer des Reaktorsystems der Fig. 1,

Fig. 2b eine Detailansicht des Dichtungsabschnitts zur Abdichtung der Reaktorkammer,

Fig. 2c eine Detailansicht der Anpressplatte, mit dem die Antriebsvor richtung an den beweglichen Gehäuseteil der Reaktorkammer angreift, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Greifvorrichtung des Trans portvorrichtung, die an einer Reaktionsvorrichtung des erfin dungsgemäßen Reaktorsystems angreift und

Fig. 4a und 4b Teildarstellungen der Greifvorrichtung der Transportvorrich tung.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Reaktorsystem 1 schematisch dargestellt. Das Reaktorsystem 1 weist eine mit Solarstrahlung betriebene Erwärmungskammer 3 und eine Reaktorkammer 4 auf. Die Erwärmungskammer 3 ist mit einem definier ten Raum 5 verbunden. Der Raum 5 wird in dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel durch eine den Raum 5 umgebende Wandung 6 definiert, wobei der Raum 5 gegenüber der Umgebung geschlossen ist.

Die Erwärmungskammer 3 weist eine Strahlungsöffnung 7 auf, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine transparente Scheibe 9 verschlossen ist. Durch die Strahlungsöffnung 7 kann konzentrierte Solarstrahlung in die Er wärmungskammer 3 eingeleitet werden. Die Solarstrahlung kann beispielsweise durch nicht dargestellte Heliostaten auf die Strahlungsöffnung 7 konzentriert wer den.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reaktorkammer 4 in dem Raum 5 gebildet und ist mittels einer Abtrennvorrichtung 11 von dem Raum 5 abtrennbar. Die Abtrennvorrichtung 11 weist ein bewegliches Gehäuse teil 13 auf, dass zum Bilden der Reaktorkammer 4 verschoben und gegen ein Wandteil 6a der Wandung 6 gedrückt wird. Das Gehäuseteil 13 weist eine Vertie fung 13a auf, in der dann die Reaktorkammer 4 gebildet ist.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Reaktorkammer 4, die als Teil des Raumes 5 ausgebildet ist, besteht auch die Möglichkeit, dass die Reaktorkammer 4 separat ausgebildet ist und mit dem Raum 5 über eine entsprechende Öffnung verbunden ist. Zum Abtrennen der Reaktorkammer 4 von dem Raum 5 ist dann die Abtrenn vorrichtung 11 an der Öffnung vorgesehen und beispielsweise in Form einer Klappe ausgebildet. Das erfindungsgemäße Reaktorsystem 1 weist zwei Reaktionsvorrichtungen 15 auf. Die Reaktionsvorrichtungen 15 weisen jeweils einen Feststoffmediumblock 16 sowie ein Kopplungselement 16a auf.

In dem Raum 5 ist ferner eine Transportvorrichtung 17 vorgesehen. Die Trans portvorrichtung 17 weist eine erste Hebevorrichtung 17a und eine zweite Hebe vorrichtung 17b auf, die jeweils eine Greifvorrichtung 18 führen. Die Greifvorrich tungen 18 sind an die Kopplungselemente 16a der Reaktionsvorrichtungen 15 an gepasst und greifen von unten an die Kopplungselemente 16a an. Mittels der Greifvorrichtung 18 können die Reaktionsvorrichtungen 15 in vorteilhafter Weise in eine vertikale Richtung transportiert werden.

Die Erwärmungskammer 3 weist für jede Reaktionsvorrichtung 15 eine nach un ten gerichtete Erwärmungskammeröffnung 19 auf, durch die die Reaktionsvor richtung 15 zumindest teilweise in die Erwärmungskammer 3 von unten einge schoben werden kann. Hierzu dient die Transportvorrichtung 17. Die Erwärmungs kammeröffnungen 19 können einen nicht dargestellten Deckel aufweisen, mittels dem die Erwärmungskammeröffnungen 19 verschlossen werden können, sodass in der Erwärmungskammer 3 eine von dem Raum 5 unterschiedliche Atmosphäre erzeugt werden kann. Hierzu können beispielsweise nicht dargestellte Leitungen an der Erwärmungskammer 3 angeschlossen sein, um beispielsweise den Gesamt druck in der Erwärmungskammer 3 oder den Sauerstoffpartialdruck in der Erwär mungskammer 3 abzusenken. Auch kann ein Inertgas in die Erwärmungskam mer 3 eingeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Reaktorsystem 1 ist insbesondere für ein Redoxverfahren geeignet. Die Feststoff medium blocke 16 können beispielsweise ein Redoxmaterial sein, wobei in der Erwärmungskammer 3 die Reduktion des Feststoff materi als des Feststoffmediumblocks 16 erfolgt, indem dieses durch die Solarstrahlung erhitzt wird. Nach der Reduktion wird die entsprechende Reaktionsvorrichtung 15 mittels der Transportvorrichtung 17 zu der Reaktorkammer 4 transportiert. Die Reaktor kammer 4 ist in der Fig. 2a im Detail dargestellt. In der Reaktorkammer 4 ist eine Halterung 21 angeordnet. Die Halterung 21 ist an dem Wandteil 6a befestigt. Die Halterung 21 weist zwei parallele Halterungsplätze 21a, 21b auf, wobei jeweils auf einem Halterungsplatz 21a, 21b eine Reaktionsvorrichtung 15 gehaltert werden kann. Die Halterungsplätze 21a, 21b weisen jeweils Zapfen 22 auf, wobei die Kopplungselemente 16a an die Zapfen 22 angepasste Zapfenaufnahmen 23 auf weisen, die für einen sicheren Halt der Reaktionsvorrichtungen 15 auf der Halte rung sorgen.

Eine Leitungsvorrichtung 25 ist an dem Wandteil 6a vorgesehen, die nicht darge stellte Leitungen in die Reaktorkammer 4 leitet. Über die Leitung kann einerseits die gewünschte Atmosphäre in der Reaktorkammer 4 geschaffen werden und ein Reaktionsfluid eingeleitet werden.

Zum Schließen der Reaktorkammer 4 und somit zur Abtrennung der Reaktorkam mer 4 von dem Raum 5 wird das bewegliche Gehäuseteil 13 horizontal verscho ben, bis es dichtend an dem Wandteil 6a anliegt. Das bewegliche Gehäuseteil 13 ist dabei auf einer Schienenvorrichtung 27 geführt.

Mittels einer Antriebsvorrichtung 29 wird das bewegliche Gehäuseteil 13 bewegt. Die Antriebsvorrichtung 29 weist hierfür einen Schieber 31 auf, der mittels einer Anpressplatte 33 an dem Gehäuseteil 13 angreift. Über die Anpressplatte lässt sich die Antriebskraft der Antriebsvorrichtung 29 in vorteilhafter Weise verteilt auf das Gehäuseteil 13 aufbringen, sodass eine möglichst gelichmäßige Dichtkraft an dem die Vertiefung 13a umgebenden Rand 13b, der dichtend an dem Wandteil 6a anliegt, erzeugt werden kann.

An dem Wandteil 6a ist ein Dichtungsabschnitt 35 gebildet, an dem das Gehäuse teil 13 mit dem die Vertiefung 13a umgebenden Rand 13b dichtend anlegbar ist.

Wie am besten auf Fig. 2b hervorgeht, weist der Dichtungsabschnitt 35 zwei pa rallele Dichtflächen 35a auf und einen dazwischen angeordneter Leckageka nal 35b. Die Dichtflächen 35 a und der Leckagekanal 35b sind in einer Ausspa rung 35c gebildet. An den Leckagekanal 35b kann eine Leitung angeschlossen sein, über die der Leckagekanal 35b evakuiert werden kann oder ein Spülgas in den Leckagekanal 35b eingeleitet werden kann. Eine Verriegelungsvorrichtung 36 ist an dem Wandteil 6a angeordnet und greift an einem Vorsprung 36a des Gehäuseteils 13 an. Über schräge Flächen wird das Gehäuseteil in Richtung zu dem Wandteil gedrückt und somit die gewünschte Dichtkraft an den Dichtflächen 35a erzeugt.

Wie am besten aus Fig. 2c hervorgeht, ist zwischen der Anpressplatte 33 und dem Gehäuseteil 13 ein Federelement 37 angeordnet, worüber die Antriebskraft in vor teilhafter Weise gleichmäßig auf das Gehäuseteil 13 aufgebracht werden kann.

In Fig. 3 ist die Halterung 21 mit darauf angeordneter Reaktionsvorrichtung 15 schematisch in einer anderen Ansicht dargestellt. Die Ansicht der Fig. 3 zeigt einen Blick in Richtung des Wandteils 6a. Auf der Halterung 21 ist eine Reaktionsvor richtung 15 aufgesetzt, sodass die Zapfen 22 der Halterung 21 in die Zapfenauf nahmen 23 des Kopplungselements 16a eingreifen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die horizontale Erstreckung d der Halterung 21 in eine Richtung parallel zu dem Wandteil 6a geringer als die Erstreckung des Kopplungselements 16a in diese Richtung, sodass das Kopplungselement 16a seitlich über die Halterung 21 über steht. An diesem überstehenden Teil kann die Transportvorrichtung 17 mit der Greifvorrichtung 18 angreifen.

In der in Fig. 3 dargestellten Ansicht ist die erste Hebevorrichtung 17a der Trans portvorrichtung 17 als die näher an dem Wandteil 16a befindliche Hebevorrich tung 17a dargestellt. Die erste Hebevorrichtung 17a weist zwei Hebeschienen 17c auf, an denen die Greifvorrichtung 18 vertikal geführt ist. Die Greifvorrichtung 18 wird über zwei Hebeantriebe 17d angetrieben. Die Greifvorrichtung 18 besteht aus zwei Greifern 18a, die parallel an den Hebeschienenvorrichtungen 17c geführt sind.

Die Greifer 18a der Greifvorrichtung 18 sind in Fig. 4a in der Draufsicht darge stellt. Der Abstand D in horizontaler Richtung von den Greifern 18a ist größer als die horizontale Erstreckung d der Halterung 21, sodass die Greifer 18a problemlos von unten an dem Kopplungselement 16a der Reaktionsvorrichtung 15 eingreifen können, ohne mit der Halterung 21 zu kollidieren. In Fig. 4b ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Greifvorrichtung 18 darge stellt. Die Greifvorrichtung 18 kann beispielsweise die Greifvorrichtung 18 der zweiten Hebevorrichtung 17b sein. Die Greifvorrichtung 18 gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 4b besteht nur aus einem Greifer 18a. Dies kann dadurch ermöglicht werden, da ein Teil des Greifers 18a beim Anheben der entsprechenden Reaktionsvorrichtung 15 frontseitig an der Halterung 21 vorbeigeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Reaktorsystem 1 kann in vorteilhafter Weise die Trennung der Atmosphären in den unterschiedlichen Bereichen Erwärmungskammer 3, Re aktorkammer 4 und Raum 5 ermöglichen. Darüber hinaus ist eine relativ einfache Transportvorrichtung 17 verwirklichbar, die die Reaktionsvorrichtungen 15 verti kal transportiert.

Bei dem erfindungsgemäßen Reaktorsystem 1 ist es darüber hinaus möglich, die Reaktorkammer 4 kontinuierlich zu betreiben. Die Erwärmungskammer 3 wird da bei in einem Batch-Betrieb betrieben.

Bezugszeichenliste Reaktorsystem Erwärmungskammer .. Reaktorkammer Raum .. Wandung a Wandteil Strahlungsöffnung transparente Scheibe Abtrennvorrichtung bewegliches Gehäuseteil a Vertiefung b. Rand der Vertiefung Reaktionsvorrichtung Feststoffmediumblock a Kopplungselement Transportvorrichtung a erste Hebevorrichtung b zweite Hebevorrichtung c Hebeschienenvorrichtung d Hebeantrieb Greifvorrichtung a Greifer Erwärmungskammeröffnung Halterung a Halterungsplatz b Halterungsplatz Zapfen Zapfenaufnahme Leitungsvorrichtung Schienenvorrichtung Antriebsvorrichtung Schieber Anpressplatte Dichtungsabschnitt a Dichtfläche b Leckagekanal c Aussparung Verriegelungsvorrichtunga Vorsprung Federelement