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Screening of Ceramic Filler Materials for a Packed‐Bed Thermal Energy Storage System With Lead as Heat Transfer Fluid

Heinzel, Annette 1; Purwitasari, Anisa ORCID iD icon 1; Fetzer, Renate 1; Weisenburger, Alfons 1; Niedermeier, Klarissa ORCID iD icon 2
1 Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik (IHM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Liquid lead (Pb) is an attractive heat transfer fluid (HTF) for packed-bed thermal energy storage (TES) systems aimed for high temperatures. However, liquid Pb is corrosive and its corrosivity increases with rising temperature. Therefore, compatibility tests of possible filler materials with Pb are mandatory. This study tested the corrosion and thermal alteration of seven ceramic materials (two alumina materials, one alumina zirconia composite material, two zirconia ceramics stabilized with either yttria or ceria, and two zirconium silicates in different compositions) in liquid Pb at 650°C and 750°C in a reducing environment for up to 5000 h. The results showed that the tested zirconium silicates are not suitable due to the high glass content and the ceria stabilized ZrO2 revealed a poor thermal shock resistance. In contrast, the yttria stabilized ZrO2 and the alumina zirconia composite showed a very good compatibility with a negligible reaction with Pb.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000197690
Veröffentlicht am 09.10.2026
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik (IHM)
Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 10.2026
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2578-4862
KITopen-ID: 1000197690
Erschienen in Energy Storage
Verlag John Wiley and Sons
Band 8
Heft 7
Seiten Art.-Nr.: e70531
Vorab online veröffentlicht am 24.09.2026
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