基于Ca的颗粒中的协同缺陷工程,用于耐用和高吸收率的太阳能热化学能量存储
Sijia Guo1, Huaning Wang1, Yuan Yao1
1Institute of Engineering Thermophysics, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|December 2, 2025
概括
工程碳酸/氧化物材料通过增强太阳吸收率和能量密度,显著改善太阳能热化学能量储存 (TCES). 这种缺陷工程策略为实现碳中和的未来提供了一条通往低成本,大规模的TCES的道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 太阳能热化学储能 (TCES) 对于碳中和未来至关重要,但面临着传统材料的挑战.
- 太阳能吸收率低,降解和低能量密度限制了大规模的,具有成本效益的TCES实施.
研究的目的:
- 开发一种具有增强太阳吸收率,导热率和能量密度的新型TCES材料.
- 通过多规模的协同缺陷工程战略,解决传统碳酸/氧化材料的局限性.
主要方法:
- 合理设计的碳酸/氧化物合化颗粒的Mn/Mg,以预测射线跟踪和密度函数理论为指导.
- 多尺度缺陷工程涉及0D点缺陷和3D纳米沉,以影响格子应变和粒度边界.
主要成果:
- 实现了太阳吸收率从3.4%大幅增加到78.5%.
- 增强了1.54倍的导热率,并证明了卓越的循环耐用性.
- 在123个循环中达到877.9 MJ m-3的平均体积能量密度,明显高于原始材料.
结论:
- 拟议的多层次缺陷协同效应有效地解决了TCES材料的关键局限性.
- 这项工作提供了创纪录的TCES材料和设计先进的储能材料的理论导向策略.
