基于CaMn1- Ti Fe O3-δ 的热化学稳定的新型氧气载体用于化学循环
1Sustainable Energy Technology, SINTEF, P.O. Box 124, NO-0314 Oslo, Norway.
Energy & fuels : an American Chemical Society journal
|August 21, 2024
概括
开发稳定的Ca-Mn-Ti-Fe-O矿,用于化学循环燃烧 (CLC) 等高温应用至关重要. 调节B站组合增强了结构稳定性和氧气传输能力,导致了高效的可再生能源技术.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源技术可再生能源技术
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 开发稳定的氧化还原材料是可再生能源应用的关键.
- 在化学循环燃烧 (CLC) 和热能储存方面,Ca-Mn-Ti-Fe-O矿具有前景.
- 高温稳定性 (高达1050°C) 对于CLC过程至关重要.
研究的目的:
- 开发稳定的Ca-Mn-Ti-Fe-O矿材料用于高温CLC应用.
- 研究B站组合调节对结构稳定性和氧气传输能力的影响.
- 评估开发材料的氧化还原稳定性,氧气传输能力和反应动力学.
主要方法:
- 合成具有不同B位组合的Ca-Mn-Ti-Fe-O矿石.
- 在不同的燃料和氧气部分压力 (pO2) 下,在1050°C的氧化还原循环实验.
- 实验后分析包括表面和深度分析的SEM,以评估结构完整性和离子扩散.
主要成果:
- 调整B位含量的材料具有高达1050°C的结构稳定性,避免了氧化还原循环期间的相变.
- 适度的氧气传输能力 (高达5.6重量%O2) 有助于粒子稳定.
- 含有较高含量的矿 (例如,CaMn0.375Ti0.5Fe0.125O3-δ) 显示出更高的稳定性,而含有更多的组合 (例如,CaMn0.5Ti0.375Fe0.125O3-δ) 则提供更高的氧气释放量 (1.1% O2).
- 两种已开发的材料在H2中表现出反应动力学,其反应速度是ilmenite的两倍.
结论:
- 对Ca-Mn-Ti-Fe-O矿的B位组合进行调整,可以有效地实现CLC的高温氧化还原稳定性.
- 在材料稳定性和氧气传输能力之间存在权衡,较高的Ti含量有利于稳定性.
- 开发的矿材料显示出在可再生能源应用中高效稳定运行的巨大潜力.
