专利名称：用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法
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°C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°C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N1、Fe、Co等金属氧化物以及CaS04、BaS04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C0OX0Al2O4和PtO2，其中CoO充当活性物质，CoAl2O4作为惰性载体，PtO2S助剂。上述方案中，所述活性物质CoO由Co(NO3)2.6H20加热分解制得，质量百分比为59 %。所述惰性载体CoAl2O4由Co (NO3) 2.6H20和Al (NO3) 3.9H20加热分解烧结过程中制得，质量百分比为40%。所述助剂PtO2由H2PtCl6.6Η20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) 3.9Η20、六水合硝酸钴(Co (NO3) 2.6Η20)和氯钼酸(H2PtCl6.6Η20)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(Co(HPtO2)/CoAl2O4粉末，加 入水调成糊状后，制成直径为I 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I小时，所述放入干燥箱中干燥是放入80°C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°C下干燥24小时后继续在200°C下时干燥5小时，所述将其在马弗炉中煅烧是将其在500°C的马弗炉中煅烧3小时。上述方案中，步骤3中得到的(Co0+Pt02)/CoAl2O4粉末中，CoO的质量百分比为59%, PtO2的质量百分比为I %, 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°C的干燥箱中干燥30分钟，所述在马弗炉中煅烧是在1200°C的马弗炉中煅烧6小时。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法，反应速率快，具有良好的热稳定性，制备方法简单，提高了太阳能热化学储能效率。2、本发明提供的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法，还原温度低，为中低温太阳能驱动化学链燃烧技术提供了技术保证。3、本发明提供的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料及其制备方法，能够满足中低温太阳能化学链燃烧技术中的要求，热稳定好，反应速率快，再生性强，从而为中低温太阳能技术与化学链燃烧相结合提供了可能。
图1是本发明提供的制备用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的方法流程图；图2为本发明产物在循环反应前的SEM形貌图；图3为本发明产物在20次循环反应后的SEM形貌图；图4为本发明产物在30次循环反应中获得的TGA反应性能曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明提供的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，包括CoO、CoAl2O4和PtO2，其中CoO充当活性物质，CoAl2O4作为惰性载体，Pto2S助剂。其中，该氧载体采用溶解法制备，所述CoO由Co(NO3)2.6H20加热分解制得，质量百分比为59% ；CoA1204由Co (NO3)2.6H20和Al(NO3)3.9H20加热分解烧结过程中制得，质量百分比为40% ;所述助剂PtO2由H2PtCl6.6H20加热分解制得，在氧载体中的质量百分比为1%。如图1所示，图1是本发明提供的制备用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的方法流程图，该方法包括以下步骤:步骤1:将九水合硝酸铝Al (NO3) 3.9H20、六水合硝酸钴(Co (NO3) 2.6H20)和氯钼酸(H2PtCl6.6H20)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(Co(HPtO2)/CoAl2O4粉末，加入水调成糊状后，制成直径为I 2mm的氧载体颗粒；在(Co(HPtO2)/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% ο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。基于图1所示的制备用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的方法流程图，下面结合具体的实施例对该方法进行详细说明。在本实施例中，首先将14.742g九水合硝酸铝Al (NO3)3.9H20、8.478g六水合硝酸钴(Co (NO3)2.6H20)和0.1149g氯钼酸(H2PtCl6.6H20)溶解于异丙醇和水的混合液体中，异丙醇和水的体积比为3: I;用磁力搅拌器顺时针搅拌溶液I小时，稳定5 15分钟后放入干燥箱中80°C干燥12小时；将所得到的粉末在150°C下干燥24小时后继续在200°C下时干燥5小时，然后在马弗炉中500°C时煅烧3小时，即可得到CoCVAI2O3粉末，加入水调成糊状后，制成直径为I 2mm的氧载体颗粒；将制成的颗粒放入干燥箱，80°C下干燥30分钟，随后在马弗炉中1200°C煅烧6小时，获得氧载体材料。图2显示了本实施例制备的氧载体材料的电子扫描电镜(SEM)照片，图3为本实施例所制备的氧载体材料在20次循环反应后的颗粒的电子扫描电镜(SEM)图片，图4为本实施例所制备的氧载体材料在30次循环反应中的热分析曲线。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，其特征在于，所述活性物质CoO由Co(NO3)2.6H20加热分解制得，质量百分比为59%。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，其特征在于，所述惰性载体CoAl2O4由Co (NO3) 2.6H20和Al (NO3) 3.9H20加热分解烧结过程中制得，质量百分比为40% ο
4.根据权利要求1所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，其特征在于，所述助剂PtO2由H2PtCl6.6H20加热分解制得，在氧载体中的质量百分比为1%。
5.根据权利要求1所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料，其特征在于，该氧载体采用溶解法制备。
6.一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，其特征在于，该方法包括: 步骤1:将九水合硝酸铝Al (NO3)3.9H20、六水合硝酸钴(Co (NO3)2.6H20)和氯钼酸(H2PtCl6.6H20)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(Co(HPtO2)/CoAl2O4粉末，加入水调成糊状后， 制成直径为I 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。
7.根据权利要求6所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，其特征在于，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I小时，所述放入干燥箱中干燥是放入80°C的干燥箱中干燥12小时。
8.根据权利要求6所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，其特征在于，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°C下干燥24小时后继续在200°C下时干燥5小时，所述将其在马弗炉中煅烧是将其在500°C的马弗炉中煅烧3小时。
9.根据权利要求6所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，其特征在于，步骤3中得到的(CoCHPtO2)/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%。
10.根据权利要求6所述的用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料的制备方法，其特征在于，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°C的干燥箱中干燥30分钟，所述在马弗炉中煅烧是在1200°C的马弗炉中煅烧6小时。
全文摘要
本发明公开了一种用于太阳能-化学链燃烧储能的氧载体材料(CoO+PtO2)/CoAl2O4及其制备方法，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。利用本发明，太阳能-化学链燃烧的还原反应速率快，材料具有良好的热稳定性，制备方法简单，提高了太阳能热化学储能效率，且还原反应温度低，材料再生性强，能够满足中低温太阳能化学链燃烧技术中的要求，从而为中低温太阳能技术与化学链燃烧相结合提供了可能。
文档编号C10L10/00GK103242932SQ20121003272
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者金红光, 洪慧, 韩涛, 贺凤娟, 彭硕 申请人:中国科学院工程热物理研究所