浙大肖刚教授团队：用于高温热化学储能材料研究—采用NiAl₂O₄修饰的自组装CuO表面作用机理

近日，浙江大学肖刚教授团队，邓佳莉、谷长栋、徐浩然等在《储能杂志》上发表题为《用于高温热化学储能的NiAl₂O₄修饰的自组装CuO表面：优异的性能和强相互作用机制》的论文。

高能量密度的高温热化学储能材料，是配备先进储能系统的第三代聚光太阳能（CSP）电站的关键技术支撑。CuO/Cu₂O储能材料因其成本低、能量密度高而成为最有发展潜力的体系之一，但其反应性能差限制了它的应用。

论文表示：第三代聚光太阳能发电站需要更低成本、更高效率的技术，而高温可以有效提高热力循环效率。热化学储能（TCES）在高温下具有很高的储能密度，是下一代光热系统高温储热的潜在技术路线。金属氧化物储热基于氧化还原反应进行储热和释热，可在空气中进行，系统简单，发展潜力巨大。

在本研究中，采用15wt% NiAl₂O₄对CuO进行表面修饰的自组装材料具有优异的储/放热可逆性及超长的使用寿命。其反应速率提高了4.2倍，再氧化程度从46%提高到99.9%。储存和释放的热化学能量密度分别高达-772.726 kJ/kg和764.655 kJ/kg。循环1000次后，其还原和氧化反应的程度仍可保持99.9%和98%。研究表明，NiAl₂O₄与CuO/Cu₂O具有强相互作用，其均匀牢固地负载在CuO/Cu₂O表面，显著改善了可逆反应性能。理论分析证实NiAl₂O₄与CuO/Cu₂O具有很强的结合能，增加了铜空位形成能，提高了空间限位效应。论文通过实验数据和模拟分析，揭示了引入NiAl₂O₄对CuO/Cu₄O的抗烧结改性机理，为高温化学储热的长寿命循环问题提供了解决思路，可为其他高温化学储热介质的合成与设计提供指导。

该工作得到浙江省杰出青年科学基金；国家自然科学基金；中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

论文地址：
Self-assembly CuO surface decorated with NiAl2O4 for high-temperature thermochemical energy storage: Excellent performance and strong interaction mechanism - ScienceDirect

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