上海应物所高温熔盐二氧化碳捕获和热化学储热研究取得重要进展

熔盐具有使用温度范围广、工作压力低、传储热性好及化学性能稳定等优点，作为一种理想的传储热工质，在核能、储能、太阳能及高温催化等领域发挥着重要的作用。在“双碳”战略背景下，利用熔盐开展高温二氧化碳捕获研究可以为清洁能源关键技术研发、构建低碳多能融合系统提供重要的支撑。

近日，中国科学院上海应用物理研究所在高温熔盐用于二氧化碳捕获和热化学储热方面取得重要进展，相关成果以“Performance improvement of Na₄SiO₄ doped with Li₂CO₃-K₂CO₃ for high-temperature CO₂ capture and thermochemical energy storage”为题，发表在化工类国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》，论文第一作者为凌长见副研究员，通讯作者为唐忠锋研究员。

本研究中，研究人员通过熔盐掺杂制备了混合熔盐吸附剂，系统研究了其动态、恒温和循环CO₂捕获性能及热化学储热性能。结果表明，高温条件下，该熔盐吸附剂的最大CO₂吸附容量达到20.64 %（质量百分比），最大转化效率和热化学储能密度分别达到95.7%和788 kJ/kg，循环性能提高50%。通过密度泛函方法计算揭示了CO₂在该熔盐共吸附表面的化学吸附机理。熔盐掺杂可以提高其表面CO₂吸附能，增强吸附表面C-O_S共价相互作用，降低CO₂/熔盐体系C_CO2原子和O_sorbent原子p轨道能级，从而促进其对CO₂吸附。该工作模拟结果与实验值吻合良好，为高温CO₂捕获和热化学储热材料设计提供了新工艺思路和方法。

本研究得到了国家自然科学基金和青海省基础研究计划项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146921

文章来源：中国科学院上海应用物理研究所