【摘 要】
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CaCO3/CaO热化学储热体系在清洁能源发电领域具有广阔的应用前景,有助于尽早实现碳达峰、碳中和.本文通过物理混合法制备了掺杂TiO2的CaCO3/CaO复合储热材料,系统研究了TiO2掺杂对CaCO3/CaO循环稳定性和储/放热过程中反应性能的影响.实验结果表明:在掺杂摩尔比为100:2.5(Ca:Ti)时,复合材料展现出了最佳的循环稳定性,15次循环后的转换率为对照组的1.65倍.表征结果显示,最佳掺杂比例的CaCO3-TiO2复合储热材料具有更小的粒径和更发达的孔隙,因而在循环过程中具备更好的抗烧
【机 构】
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上海交通大学工程热物理研究所,上海 200240
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CaCO3/CaO热化学储热体系在清洁能源发电领域具有广阔的应用前景,有助于尽早实现碳达峰、碳中和.本文通过物理混合法制备了掺杂TiO2的CaCO3/CaO复合储热材料,系统研究了TiO2掺杂对CaCO3/CaO循环稳定性和储/放热过程中反应性能的影响.实验结果表明:在掺杂摩尔比为100:2.5(Ca:Ti)时,复合材料展现出了最佳的循环稳定性,15次循环后的转换率为对照组的1.65倍.表征结果显示,最佳掺杂比例的CaCO3-TiO2复合储热材料具有更小的粒径和更发达的孔隙,因而在循环过程中具备更好的抗烧结能力.在碳酸化放热过程中,CaCO3-TiO2-2.5在高温区(750℃和800℃)有更高的反应转换率和放热/储热焓值比例,但由于复合材料中CaCO3的含量下降,其储热、放热的焓值有所下降.此外,在等温储热分解过程中,N2气氛下TiO2掺杂可提升反应速率、减少反应时间;CO2气氛下TiO2掺杂可降低起始分解温度,促使反应更早开始与结束.而在非等温储热过程中(10℃/min),CO2气氛下TiO2掺杂可将纯CaCO3的起始分解温度从897.16℃降至870.92℃.综上,TiO2改性对CaCO3/CaO储热技术的实际应用具有深远意义.
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