Lanthan–Strontium–Mangan Perowskite als Redoxmaterialien für die solar-thermochemische Spaltung von H2O und CO2

Eine thermodynamische und experimentelle Untersuchung einer neuen Klasse solar-thermochemischer Redoxzwischenprodukte, nämlich Lanthan–Strontium–Mangan Perowskiten, wird vorgestellt. Ein Defektmodell, das auf Daten zur nicht-stöchiometrischen Sauerstoffkonzentration bei niedrigen Temperaturen basiert, wird formuliert und auf höhere Temperaturen, die für thermochemische Redoxzyklen relevanter sind, extrapoliert. Strontiumgehalte von x = 0,3 (LSM30) und x = 0,4 (LSM40) in La1–xSrxMnO3−δ führen zu günstigen Reduktionsgraden im Vergleich zu Cer bei Temperaturen im Bereich von 1523–1923 K. Oxidation mit CO2 und H2O ist thermodynamisch nicht so günstig und hängt weitgehend von der Oxidantenkonzentration ab. Das Modell wird experimentell durch O2 Nicht-Stöchiometrie-Messungen bei hohen Temperaturen (>1623 K) und CO2-Reduktionszyklen mit kommerziell erhältlichem LSM35 validiert. Theoretische Solar-Brennstoff-Energieumwandlungseffizienzen für LSM40 und Cer-Redoxzyklen betragen 16 und 22% bei 1800 K und 13 und 7% bei 1600 K.