In dem Beitrag stellen wir eine transiente, räumlich aufgelöste Analyse der Entropieerzeugung und Exergiedestruktion in Adsorber-Wärmeübertragern für Adsorptionswärmepumpen vor. Ziel ist es, die durch Wärme- und Stofftransport verursachten Irreversibilitäten quantitativ zu erfassen und damit eine Grundlage für die thermodynamische Optimierung von Adsorbern zu schaffen.

Untersucht wird ein am ITFD entwickeltes Adsorber-Wärmeübertragerkonzept mit Formkörpern aus einem Aktivkohle-Kompositmaterial und Methanol als Kältemittel. Die Formkörper sind zwischen Kupferlamellen angeordnet und mit einem Flachrohr-Wärmeübertrager verbunden. Zwei geometrische Varianten werden verglichen, von denen eine zusätzliche Stofftransportkanäle besitzt. Diese verkürzen die Diffusionswege des Methanols und beschleunigen dadurch den Stofftransport während der Ad- und Desorption.

Zur Analyse wird ein transientes, räumlich aufgelöstes Finite-Elemente-Modell der gekoppelten Wärme- und Stofftransportvorgänge eingesetzt. Die Adsorptionskinetik wird mit einem Linear-Driving-Force-Ansatz beschrieben. Aus den berechneten lokalen Zustandsgrößen wird die zeit- und ortsabhängige Entropieerzeugung bestimmt und in Beiträge des Wärme- und Stofftransports zerlegt.

Die Ergebnisse zeigen, dass die zusätzlichen Stofftransportkanäle die mit der Makroporendiffusion verbundene Entropieerzeugung deutlich reduzieren. Dadurch verschiebt sich der dominierende Mechanismus der Irreversibilität von der Stofftransportlimitierung hin zu Verlusten durch den Wärmetransport. Die vorgestellte Methodik zeigt somit nicht nur, wo und wann während des Adsorptionszyklus Exergie zerstört wird, sondern auch, welche Transportmechanismen dafür verantwortlich sind. Sie ermöglicht damit eine systematische Bewertung unterschiedlicher Adsorbergeometrien und bildet eine Grundlage für die weitere Optimierung leistungsfähiger Adsorptionswärmepumpen.