Na_(2)CO_(3)-CuO-Co_(3)O_(4)复合材料热化学储热温度调控与动力学研究OA

Co_(3)O_(4)/CoO体系凭借其高储能密度与良好的反应可逆性,在高温热化学储热领域展现出重要的应用潜力。为拓宽Co_(3)O_(4)/CoO体系的储热温区、缩小储/放热反应温差(温度迟滞),本研究提出了一种基于廉价金属(CuO、Na_(2)CO_(3))的多元掺杂策略。采用研磨混合法制备了系列钴基氧化物复合材料,通过热重法(thermogravimetric analysis,TGA)分析材料的储/放热性能(包括还原-氧化温度、还原-氧化可逆性、温度迟滞等),并结合动力学分析方法探究掺杂对还原反应机理的影响。实验结果表明,CuO-Na_(2)CO_(3)共掺杂样品8/3Co_(3)O_(4)-1CuO-0.25Na_(2)CO_(3)的还原起始温度由纯Co_(3)O_(4)的883℃降至818℃,同时将温度迟滞稳定控制在5℃以内,并在50次循环中保持了92%的反应转化率,表现出优异的循环可逆性。动力学分析表明,CuO-Na_(2)CO_(3)共掺杂后反应仍遵循Avrami-Erofeyev(A2)随机成核与生长机理,说明掺杂在调控储热温区、缩小温度迟滞的同时未改变其还原反应机理。本研究为发展高性能、低成本钴基热化学储热材料提供了可行的材料设计思路与理论支撑。