科创中国

钙基材料热化学储热具有成本低、能量密度高、环境友好等一系列优点，在循环热化学储热中表现出良好的工业应用前景，但是目前仍存在一些问题亟待解决。首先钙基材料应用于钙循环脱碳等工业领域研究较多，但是关注循环热化学储热过程中钙基材料的反应特性和膨胀特性的实验调查不多，值得深入研究；其次，尽管许多学者通过改性钙基材料来提高氧化钙的反应性能，但是添加剂对钙基材料循环热化学储热反应的影响机理研究不够深入，需要从微观原子尺度对氧化钙储热反应的原子结构、断键/成键过程、电子特性等作进一步阐明，为钙基材料的设计、研究方向和储热性能的预测提供理论依据。固定床反应器在传热传质效率方面存在固有的局限性，且钙基材料易发生团聚，研究表明流化床反应器更适合新一代集中式太阳能热电厂工作温度和规模化应用的要求，而目前对钙基材料热化学储热的研究大多在固定床反应器中进行，国内外关于流态化钙基材料循环热化学储热的实验研究较少，国内关于流态化钙基材料循环热化学储热的实验研究尚未开展。因此需要进行流态化下钙基材料的循环热化学储热实验研究，确定材料反应特性及相关参数，增强流化态钙基材料热化学储热性能，为发展流态化钙基材料热化学储热提供关键参考价值。

采用水热合成和湿混合法制备了中空结构氧化钙以及锰和铈改性氧化钙，增强了钙基材料热化学储热性能。通过流态化储热方式有效抑制了颗粒团聚并揭示了循环储热中的颗粒演变规律，采用二氧化硅改性以及耦合钙循环储热来增强流态化下循环热化学储热性能，为钙基材料热化学储热的规模化应用提供理论指导。

本项目可应用于工业余热利用、可再生能源发电储能技术、工业配套长时储能等方面。

山东科技大学储能技术学院拥有山东省铝离子动力和储能技术协同创新中心、山东省煤基化工技术创新中心、青岛市低碳储能与智慧运行技术创新中心、青岛市储能技术与系统工程研究中心等。学院建设有铝离子电池创新团队、光热利用与储热创新团队、新能源创新团队、储能系统智能运行创新团队等科研创新团队。

该成果契合了我国“碳达峰、碳中和”战略目标下发展太阳能热发电技术的迫切需求和现状。钙基材料循环热化学储热适用于新一代中高温储能系统，钙基材料的能量密度是显热储热的10倍左右，且具有能量储存稳定、环境友好、长期储存无热损失的显著优势，极有可能降低太阳能热化学储热技术成本，并且水蒸气作为热流介质对现有的汽轮机发电系统具有较好的兼容性，同时该项目在流态化方面的研究为开发规模化热化学储热技术提供了理论基础。因此，该项目具有广阔的市场应用前景，必然会提高热化学储热技术的经济性，推动适用于工业余热利用和可再生能源发电储能技术的发展。

可通过技术合作和技术咨询等方式进行，希望先进行资金和时间投入较少的小试和中试方向。