[发明专利]用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学链系统氧载体颗粒的制备和太阳能热利用技术领域，具体涉及一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法。

背景技术

太阳能热化学是利用太阳热能驱动吸热化学反应，提供反应所需热量，有效地解决了太阳能间歇性、不稳定性的缺点。然而，当前太阳能热化学反应温度集中在900～1200℃的高温太阳热能的转化和利用，造成其成本过高，同时对材料的使用及结构的设计提出了更高的要求，不利于大规模应用。

近年来提出的温度在300-400℃的中低温太阳能与化学链燃烧相结合的技术，既解决了高温太阳能热化学存在的问题，同时又避免了CO₂分离难的问题。氧载体是太阳能与化学链燃烧整合的发电技术的关键。目前国际上研究的化学链燃烧的氧载体材料主要是Ni、Fe、Co等金属氧化物以及CaSO₄、BaSO₄等非金属氧化物，然而现有反应温度高，不适用于中低温太阳能驱动化学链燃烧的过程。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法，以提高太阳能热化学储能效率，为中低温太阳能驱动化学链燃烧技术提供技术保证。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，该氧载体材料包括CoO、CoAl₂O₄和PtO₂，其中CoO充当活性物质，CoAl₂O₄作为惰性载体，PtO₂为助剂。

上述方案中，所述活性物质CoO由Co(NO₃)₂·6H₂O加热分解制得，质量百分比为59％。所述惰性载体CoAl₂O₄由Co(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O加热分解烧结过程中制得，质量百分比为40％。所述助剂PtO₂由H₂PtCl₆·6H₂O加热分解制得，在氧载体中的质量百分比为1％。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，该方法包括：

步骤1：将九水合硝酸铝Al(NO₃)₃·9H₂O、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)和氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)溶解于异丙醇和水的混合溶液中，其中异丙醇和水的体积比为3∶1；

步骤2：搅拌该混合溶液，稳定5～15分钟后放入干燥箱中干燥，得到粉末；

步骤3：继续干燥所得到的粉末，然后将其在马弗炉中煅烧，得到(CoO+PtO₂)/CoAl₂O₄粉末，加入水调成糊状后，制成直径为1～2mm的氧载体颗粒；

步骤4：将制成的氧载体颗粒放入干燥箱干燥，随后在马弗炉中煅烧，获得氧载体材料。

上述方案中，步骤2中所述搅拌该混合溶液是采用磁力搅拌器顺时针搅拌溶液1小时，所述放入干燥箱中干燥是放入80℃的干燥箱中干燥12小时。

上述方案中，步骤3中所述继续干燥所得到的粉末是将所得到的粉末在150℃下干燥24小时后继续在200℃下时干燥5小时，所述将其在马弗炉中煅烧是将其在500℃的马弗炉中煅烧3小时。

上述方案中，步骤3中得到的(CoO+PtO₂)/CoAl₂O₄粉末中，CoO的质量百分比为59％，PtO₂的质量百分比为1％，CoAl₂O₄的质量百分比为40％。

上述方案中，步骤4中所述将制成的氧载体颗粒放入干燥箱干燥是将制成的颗粒放入80℃的干燥箱中干燥30分钟，所述在马弗炉中煅烧是在1200℃的马弗炉中煅烧6小时。

(三)有益效果