中國科學(xué)院工程熱物理研究所劉啟斌研究員課題組在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表評(píng)述文章，圍繞太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫，綜述了不同循環(huán)體系的發(fā)展歷程及重要進(jìn)展，并對(duì)熱化學(xué)循環(huán)所面臨的主要挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論與建議，以期為太陽能熱化學(xué)循環(huán)的研究和發(fā)展提供新見解與新思路，為太陽能燃料的高效、穩(wěn)定、安全以及大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
太陽能熱化學(xué)制氫被認(rèn)為是能源可持續(xù)利用最具潛力的途徑之一，對(duì)推進(jìn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，緩解能源與環(huán)境危機(jī)具有重大的戰(zhàn)略意義。直接熱解水雖能實(shí)現(xiàn)近零碳排放制氫，然而超高的反應(yīng)溫度以及氫、氧產(chǎn)物分離難等問題，使之難以應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)氫。太陽能熱化學(xué)分解水制氫將間歇、波動(dòng)、能流密度低的太陽能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為氫氣化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)了太陽能的高密度儲(chǔ)存與遠(yuǎn)距離輸送。太陽能熱化學(xué)循環(huán)間接分解水制氫，通過載氧材料循環(huán)來降低直接熱解水反應(yīng)溫度，并實(shí)現(xiàn)氫、氧產(chǎn)物分步分離。其因具有理論效率高、無溫室氣體及有害物質(zhì)排放等優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛的關(guān)注與研究。然而，太陽能熱化學(xué)循環(huán)所面臨的反應(yīng)溫度高、太陽能燃料轉(zhuǎn)化效率低、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差等諸多瓶頸問題，制約了其進(jìn)一步的發(fā)展。
中國科學(xué)院工程熱物理研究所劉啟斌研究員課題組在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表評(píng)述文章，圍繞太陽能熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫，分別對(duì)太陽能熱化學(xué)兩步循環(huán)及多步循環(huán)等不同體系的發(fā)展歷程及重要進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)性綜述，從熱力學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、材料制備與反應(yīng)設(shè)計(jì)等多角度總結(jié)了太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫存在的瓶頸問題。針對(duì)太陽能熱化學(xué)兩步循環(huán)制氫，分別從理論研究、模擬分析、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等方面重點(diǎn)綜述了具有較高理論效率的揮發(fā)性熱化學(xué)循環(huán)，以及具有良好循環(huán)穩(wěn)定性的非揮發(fā)性熱化學(xué)循環(huán)的相關(guān)代表性研究進(jìn)展。文章總結(jié)了熱化學(xué)循環(huán)所面臨的再氧化嚴(yán)重、不可逆損失大等影響其進(jìn)一步發(fā)展及工程化應(yīng)用的瓶頸問題，闡明了兩步循環(huán)太陽能熱化學(xué)燃料轉(zhuǎn)化效率低的主要原因，并對(duì)突破這些瓶頸問題的研究方向進(jìn)行了討論與建議。太陽能熱化學(xué)多步循環(huán)方面，重點(diǎn)對(duì)三步硫碘循環(huán)以及四步銅氯循環(huán)進(jìn)行了綜述，總結(jié)了多步反應(yīng)性能、產(chǎn)物分離、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成與優(yōu)化等方面的研究進(jìn)展，闡明了多步循環(huán)所面臨的同相產(chǎn)物分離難及循環(huán)體系復(fù)雜等瓶頸問題。最后，分別從機(jī)理、方法、材料以及技術(shù)方面，對(duì)太陽能熱化學(xué)循環(huán)研究方向進(jìn)行了討論與建議，以期為該技術(shù)的發(fā)展提供新見解與新思路。
原標(biāo)題：太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫研究進(jìn)展
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