日前，东南大学能源与环境学院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