用于高温储能的CuO/Cu2O反应特性与改性优化

针对太阳能热发电中高温储能的需求,研究973～1373 K温度范围内纯CuO及其掺杂改性后的热化学储热/放热(还原/氧化)循环反应特性;结果表明纯CuO粉末的循环反应存在再氧化(放热)速率缓慢的问题;掺杂Al2O3后能使样品在保持稳定循环性能的情况下显著提高Cu2O氧化生成CuO的反应速率;90％CuO+10％Al2O3反应效果最佳,其氧化反应活化能从1052 kJ/mol减少到563 kJ/mol.掺杂样品的X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,Al2O3与CuO在高温预处理过程形成的金属固溶体CuAl2O4会抑制CuO晶型沿b轴方向的生长,促进它沿a、c轴方向的增长,导致样品晶格结构产生一定畸变,使其处于高能量的活化状态,减少颗粒团聚,进而促进Cu2O氧化反应,提高循环反应活性.该研究为太阳能CuO/Cu2O高温储能体系的理论研究和实际应用提供参考.