浙大肖刚团队：基于氧缺陷工程调节热化学反应温度的太阳能熔盐吸热器防护涂层

浙江大学能源工程学院肖刚教授和指导的博士研究生袁鹏等撰写的《基于氧缺陷工程调节热化学反应温度的太阳能熔盐吸热器防护涂层（Regulating thermochemical redox temperature via oxygen defect engineering for protection of solar molten salt receivers）》在《iScience》期刊上发表。

肖刚教授及其团队利用替位式掺杂制备出温度可调控的钙钛矿热化学储热材料，并提出一种用于太阳能熔盐吸热器的自适应热化学防护涂层。

论文指出，太阳辐射的波动性对太阳能塔式熔盐吸热器的稳定高效运行有很大影响，利用热化学储热材料的氧化还原反应可以对熔盐吸热器进行自发保护，但单一金属氧化物的反应温区较为固定，无法很好地匹配熔盐吸热器工作温度，因此通过替位式掺杂对钙钛矿材料进行温度调控。BaCo_1-xMn_xO_3-δ(x = 0-0.4)复合钙钛矿反应温区为426-702℃，且该材料经历120次循环后依然保持90%以上的反应活性。密度泛函理论计算表明，掺杂Mn元素后，材料内部金属-氧键强度增大，氧空位形成能和迁移能也增大，因此还原反应温度提高。BaCo_1-xMn_xO_3-δ涂层能有效缓解吸热器热冲击，在太阳辐射突然增强时，可以将前2分钟内的升温速率由8.5℃/min降低至3℃/min。该研究有望提高太阳能熔盐吸热器的工作效率和使用寿命，同时为拓宽热化学储热材料工作温区、提高储热系统灵活性提供有益指导，为太阳能高温集热储热技术高效稳定发展奠定重要基础。

图1：热化学防护涂层工作原理示意图

图2：热化学防护涂层实验系统

图3 ：无防护和BaCo_1-xMn_xO_3-δ(涂层防护下的升/降温速率对比

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