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用于太阳能热化学燃料生产的非化学计量氧化还原活性钙钛矿材料：综述

DOI：10.3390/catal8120611 期刊：Catalysts 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 由于开发无碳能源的需求，将太阳能转化为化学能载体是一种前景广阔的解决方案。热化学燃料生产循环尤其引人关注，因为它们能利用集中式太阳能作为高温过程热源，将二氧化碳或水转化为CO或H2。该过程进一步将二氧化碳增值转化为有价值且可储存的燃料。对于太阳能驱动的水和二氧化碳裂解热化学循环的成功而言，开发氧化还原活性催化剂是关键挑战。最终，实现经济可行的太阳能燃料生产依赖于提高太阳能到燃料的能量转换效率。这需要发现新型氧化还原活性且热稳定的材料，这些材料能够以高燃料产率和化学转化率同时裂解水和二氧化碳。钙钛矿最近作为该应用的有前景反应材料崭露头角，因为它们具有高非化学计量氧交换能力和扩散速率，同时在宽泛的操作条件和还原程度范围内循环时能保持其晶体结构。本文综述了近期研究中考虑的性能最佳的钙钛矿配方，特别关注其非化学计量程度、高产率生产太阳能燃料的能力及性能稳定性，以及为研究反应动力学而开发的不同方法。
作者： Anita Haeussler，Stéphane Abanades，Julien Jouannaux，Anne Julbe
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研究概述 实验方案

研究目的

研究非化学计量氧化还原活性钙钛矿材料在太阳能热化学燃料生产中的应用，重点关注其以高燃料产率和化学转化率分解H2O和CO2的能力。

研究成果

钙钛矿因其高热稳定性和容纳大范围氧非化学计量比的能力，成为热化学燃料生产循环中极具前景的一类材料。然而，要优化燃料生产效率，仍需进一步推进新型高性能氧化还原材料的发现与表征研究。

研究不足

使用钙钛矿材料的主要缺点通常是由于动力学缓慢和热力学驱动力不足导致不完全再氧化产率。高空位形成能力通常与缓慢的再氧化步骤相关，阻碍完全再氧化并导致CO/H2产率较低。

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