钙循环热化学储

钙循环热化学储能是一种利用钙基材料进行能量存储和转化的技术，具有储能密度高、热损失小、材料廉价等优势。这种技术在工业余热回收、太阳能热储存、建筑供暖、谷电调峰等领域具有广泛的应用前景1。然而，钙基热化学储能体系在大规模应用中面临的主要挑战是材料在高温反应时易团聚和烧结，导致循环稳定性不足1。

为了解决这一问题，中国科学院工程热物理研究所的科研人员进行了深入研究。他们采用计算和实验相结合的方法，通过高通量密度泛函理论计算筛选，发现掺杂稀土金属元素的钙基热化学储能材料具有极低的过渡态反应能垒。实验结果表明，掺杂稀土金属元素可以将氢氧化钙的起始反应温度降低50℃，从而提高材料的反应动力学性能。这不仅扩大了材料的适用范围，还显著缓解了材料的团聚和烧结问题，提高了循环稳定性1。

此外，研究团队还利用柯肯达尔效应，采用室温搅拌、无模板低碳环保方法制备了中空结构微纳米氧化钙材料。这种材料具有快速二氧化碳吸附速率和较高的循环稳定性，且反应几乎不受扩散阻力限制1。通过生物模板制备的具有多级孔结构的钙基热化学储能材料，也展现出了良好的二氧化碳吸附特性和循环稳定性，20次循环储能密度在2000 kJ/kg以上1。

钙循环技术在碳中和领域也具有重要应用。陈海生教授团队在Carbon Neutrality上发表的综述性文章中，深入分析了钙循环在传统CCS行业的应用瓶颈，并探讨了钙循环材料的多功能化、反应器的多相态热-质耦合以及系统的多能互联对建立CCS枢纽的关键作用2。

在《“十四五”能源领域科技创新规划》中，国家能源局和科学技术部也明确提出要集中攻关开展热化学转化和热化学储能材料研究，探索太阳能热化学储能技术4。为了提高储能性能并克服材料降解问题，研究人员还开发了基于CaCO3/CaO-CaCl2固溶体系统的新型相变钙循环热储能工艺5。

钙循环热化学储能技术被认为是第三代聚光光热发电的一种高效、低成本的热储能技术。然而，传统动力学研究的局限性无法满足直接太阳能驱动的煅烧反应机理，需要进一步的研究和探索7。

钙基热化学储能材料的储能密度具体是多少？

钙基热化学储能材料的储能密度在不同研究中有所差异，但根据1中的信息，20次循环储能密度可以达到2000 kJ/kg以上。这种储能材料具有储能密度高的优势，这使得它们在工业余热回收、太阳能热储存等领域具有广阔的应用前景。1

稀土金属元素掺杂对钙基热化学储能材料循环稳定性的影响有多大？

稀土金属元素的掺杂对钙基热化学储能材料的循环稳定性有显著的正面影响。根据1中的研究，掺杂稀土金属元素的钙基热化学储能材料表现出极低的过渡态反应能垒，并且实验结果验证了掺杂稀土金属元素可以将氢氧化钙的起始反应温度降低50℃，从而提高了材料的反应动力学性能。这不仅扩大了材料的适用范围，而且显著缓解了材料的团聚和烧结问题，进而提高了材料的循环稳定性。1

钙基热化学储能材料在工业余热回收方面的应用有哪些具体案例？

钙基热化学储能材料在工业余热回收方面的应用具有广阔的前景，但具体的案例在提供的[references]中没有详细说明。不过，根据1中的描述，钙基热化学储能材料因其储能密度高、热损失小、材料廉价等优势，在工业余热回收等领域具有重要的应用潜力。此外，891113等文献也提到了钙基热化学储能材料在工业余热回收方面的应用潜力，但未给出具体的案例。因此，可以推断钙基热化学储能材料在工业余热回收方面的应用正在被积极探索和发展中。

钙基热化学储能材料的制备过程中，如何实现室温搅拌和无模板低碳环保？

钙基热化学储能材料的制备过程中，可以通过采用室温搅拌、无模板低碳环保的方法来实现。根据1中的研究，科研人员基于柯肯达尔效应，采用这种方法制备得到了中空结构微纳米氧化钙材料。这种材料不仅具有快速二氧化碳吸附速率和较高的循环稳定性，而且制备过程中的反应几乎不受扩散阻力限制，体现了低碳环保的特点。1

钙基热化学储能材料在太阳能热储存领域的应用前景如何，有哪些技术挑战需要克服？

钙基热化学储能材料在太阳能热储存领域的应用前景非常广阔。它们具有储能密度高、热损失小、材料廉价等优势，能够有效地提高热利用效率并克服太阳能光照的间歇不稳定性，实现高温热能的持续稳定供应。11617。然而，钙基热化学储能体系在大规模应用中仍面临一些技术挑战，主要制约因素是材料在高温反应中易团聚和烧结，这会导致循环稳定性不足。为了克服这些挑战，研究人员正在探索通过计算和实验结合的方式，例如掺杂稀土金属元素来降低反应温度并提高循环稳定性，以及开发新型相变钙循环热储能工艺等方法。15715