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Novel thermoelectric generator heat exchanger for indirect heat recovery from molten CuCl in the thermochemical Cu–Cl cycle of hydrogen production

热交换器 材料科学 热力学 热回收通风 可再生能源 制氢 核工程 热电发电机 化学 热电效应 电气工程 物理 工程类 有机化学
作者
Amir Mohammadi,Ofelia A. Jianu
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:48 (13): 5001-5017 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2022.10.251
摘要

The looming threat of global warming has elicited efforts to develop reliable sustainable energy resources. Hydrogen as a clean fuel is deemed a potential solution to the problem of storage of power from renewable energy technologies. Among current thermochemical hydrogen generation methods, the thermochemical copper-chlorine (Cu–Cl) cycle is of high interest owing to lower temperature requirements. Present study investigates a novel heat exchanger comprising a thermoelectric generator (TEG) to recover heat from high temperature molten CuCl exiting the thermolysis reactor. Employing casting/extrusion method, the performance of the proposed heat exchanger is numerically examined using COMSOL Multiphysics. Results indicate that maximum generated power could exceed 40 W at the matching current of 4.5 A. Maximum energy conversion efficiency yields to 7.1%. Results demonstrate that TEG performance boosts with increasing the inlet Re number, particularly at the hot end. For the molten CuCl chamber, findings denote that there is a 36% discrepancy between highest and lowest Re numbers. Similarly, the highest efficiency value pertains to the case with the highest inlet velocity. Moreover, the highest temperature difference between inlet and outlet of the cooling water is about 28 °C and 10 °C for the lowest and highest inlet Re numbers, respectively. Average deviation from anticipated friction factor and Nusselt number are 0.31% and 12.62%, respectively.
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