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J-GLOBAL ID：202202253821966702   整理番号：22A0575061

高温熱化学エネルギー貯蔵における不均一CoO酸化速度論の第一原理に基づくマルチスケールモデリング【JST・京大機械翻訳】

First-principles-based multiscale modelling of heterogeneous CoO oxidation kinetics in high-temperature thermochemical energy storage

著者 (5件)： Liu Lei (Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) ,  Wang Hui (Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) ,  Cai Jinzhi (Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) ,  Cai Ningsheng (Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) ,  Li Zhenshan (Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
資料名： Fuel Processing Technology  (Fuel Processing Technology)
巻： 228  ページ： Null  発行年： 2022年 
JST資料番号： A0298B  ISSN： 0378-3820  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 可逆酸素放出と取込反応を経験する金属酸化物は,熱化学エネルギー貯蔵反応器におけるスケールスパン(表面→粒子→反応器)問題を含む。本研究では,不均一CoO酸化速度を計算するための第一原理ベースのマルチスケールモデリングを開発した。表面スケールで,密度汎関数理論(DFT)を用いて反応機構を計算し,DFT計算からのデータを遷移状態理論(TST)に統合して反応速度定数を計算した。結晶粒スケールで,速度方程式理論を提案し,バルク相中の格子酸素と表面反応を結合させた。粒子スケールでは,気体分子の粒子内拡散と外部拡散が有効因子と物質移動係数によって計算された。反応器規模で,二相流動化モデルを採用して,気泡相からエマルション相への酸素の物質移動を記述した。このモデルを用いて,新しく調製したカオリン担持Coベース酸化物の酸化速度特性をシミュレーションした。DFTとTSTから得た反応機構と反応速度定数を直接用いて,実験データのフィッティングの代わりにCoO酸化速度を予測した。酸化速度を,ミクロ流動層熱重量分析技術を用いて得た実験データと比較することによって検証した。結果は,酸化が700~750°Cの温度においてε>10s内で完全に完了することを示し,O_2分圧が21vol%以内であるとき,反応は一次であった。粒径の影響は,化学反応とガス拡散複合制御メカニズムの3ゾーン特性を示した。第一原理ベースのマルチスケールモデリングは,熱化学エネルギー貯蔵におけるCoO酸化速度の正確な予測を提供できることを実証した。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 気泡 ,  *高温 ,  物質移動 ,  酸素 ,  カオリン ,  乳濁液 ,  反応器 ,  *モデリング ,  結晶粒 ,  反応機構 ,  流動化 ,  分圧 ,  密度汎関数法 ,  反応速度定数
準シソーラス用語： *酸化速度 ,  *マルチスケールモデリング , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 熱化学エネルギー貯蔵 ,  マルチスケールモデル ,  酸化コバルト ,  マイクロ流動層熱重量分析(MFB-TGA) ,  第一原理ab initio計算

分類 (2件)： ガス化,ガス化プラント  (YE02040Q) ,  石油と石油製品の性質,分析,試験  (YF02020X)

タイトルに関連する用語 (6件)： 熱化学 ,  エネルギー貯蔵 ,  不均一 ,  酸化速度論 ,  第一原理 ,  マルチスケールモデリング