日前，东南大学太阳成集团tyc4633肖睿教授团队与帝国理工学院宋启磊副教授团队在国际著名期刊“Nature Communications”上发表了题为“Precursor engineering of hydrotalcite-derived copper-based redox sorbents for reversible and stable thermochemical oxygen storage”的论文，报道了该团队在化学链高活性、高稳定性载氧体应用于清洁燃烧碳捕集技术的最新研究成果。东南大学肖睿教授，帝国理工学院宋启磊副教授和Paul Fennell教授为论文的共同通讯作者。
我国是以煤为主的能源结构，开发二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术对实现碳中和具有重要意义。化学链燃烧技术被认为是最具应用前景的碳捕集技术之一，具有高能源转化效率、低CO2捕集成本和污染物协同控制等优点。化学链燃烧已经在中国、欧洲和美国等国家实现中试规模装置示范，东南大学在化学链燃烧领域也取得了重要进展，建成了中试规模的固体燃料化学链燃烧装置。然而，化学链燃烧温度高，载氧体高温烧结严重，成为了限制化学链技术发展和应用的瓶颈。
针对以上问题，团队开发了一种新的高性能载氧体材料合成方法，设计制备了耐烧结的铜基氧化还原载氧体。通过调控铜镁铝水滑石前驱体的材料化学和合成工艺，实现纳米级分散的混合铜氧化物材料，抑制循环过程中铝酸铜的形成。实验结果表明，900摄氏度高温条件下，该载氧体材料的反应活性高、循环稳定性能好。该材料成功制备为高活性、高稳定性载氧体材料的设计提供了新思路，有望解决载氧体高温烧结的关键瓶颈问题。该工作不仅为化学链燃烧技术提供了一种有效通用策略，还可以用以指导设计高性能载氧体材料用于热化学储能、化学链制氢、太阳能硅电池制造过程中氩气回收等碳中和技术。
图2：纳米结构高性能载氧体材料
以上工作受到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金等项目、欧盟科研启动资金和英国自然科学基金资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32593-6