钙基溶液双流体雾化特性及其热解制备CaO微球的储热性能
罗童1
罗聪2
谭增强3
杜振4
李小姗1
邬凡1
张立麒1
1.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 4300742.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074;深圳华中科技大学研究院,广东 深圳 5180003.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074;西安热工研究院有限公司,陕西 西安 7100544.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074;华电电力科学研究院有限公司,浙江 杭州 310030
摘要：基于钙循环技术的热化学储能系统可以适配第三代聚光太阳能电站以实现光热的高效利用.常规的CaO储热材料面临反应活性低以及循环储/放热性能稳定性差等关键问题,严重制约了系统效率的提升.为获得高性能钙基储热材料,提出了一种基于双流体雾化技术的喷雾热解法,以硝酸钙与柠檬酸的水溶液为前驱体,制备了多孔中空CaO微球.首先,利用喷雾激光粒度分析仪研究了不同流量的前驱体溶液(10～20 mL/min)在不同雾化气流量条件下(10～30 L/min)的雾化特性,发现更低的溶液流量和更高的雾化气流量会导致喷雾呈现更小的Sauter平均粒径(SMD)和跨度更窄的粒径分布,但是当雾化气流量超过 20 L/min时,喷雾的SMD和粒径分布则趋于稳定.在此基础上,选取10 mL/min的前驱体溶液流量进行喷雾热解,利用X射线衍射仪、粉末激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、同步热分析仪和氮气吸附-脱附等测试手段研究了气液体积流量比(ALR,1 000～3 000)对于合成CaO微球的晶粒尺寸、粒径分布、微观形貌、循环储放热性能以及孔隙结构参数的影响.结果表明:CaO微球的SMD随ALR的增加而减小,与前驱体溶液雾化特性变化规律一致.而循环储/放热性能则随着ALR的增加呈现先增加后减小的趋势,当ALR为 2 000 时性能达到最佳,在此条件下制备CaO微球的SMD为 12.5 μm,拥有高比表面积 31.63 m2/g,初次循环碳酸化转化率达到 92.68%,30 循环累积储能密度为 46.13 kJ/g,相较分析纯CaO提升 2.32 倍.
关键词：钙循环热化学储能双流体雾化喷雾热解多孔中空微球
分类号：TK512+.3(太阳能及其利用)
资助基金：深圳市国际合作资助项目(GJHZ20240218114705010)西安热工研究院有限公司自主(辅助)科技资助项目(TM-25-TZK03)国家重点实验室自主课题资助项目(FSKLCCB2101)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 13-24 )
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