近日，郑州轻工业大学副校长，河南省卓越工程师学院院长肖艳秋教授团队在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（新锐期刊一区TOP，影响因子12.798）上发表题名为“Synergistic promotion of CO2Hydrate Formation via Cyclopentane–Calcium Hydroxide Coupling: Role of particle size and cyclic stability”的研究论文。
在“双碳”目标背景下，CO₂水合物技术凭借储气密度高、兼具碳封存与相变蓄冷双重价值拥有广阔发展前景，但CO₂水合物成核诱导周期长、生成动力学缓慢、相平衡条件苛刻、循环运行性能易衰减，单一促进剂难以同时兼顾相平衡改善、转化效率提升与循环稳定性保障，制约了该技术的工程化落地，针对这一难题，该研究创新构建热力学-动力学耦合增强体系：以环戊烷作为热力学促进剂调控气液界面、改善水合物成核环境；氢氧化钙与CO₂发生原位反应，生成碳酸钙、碳酸氢钙微纳米颗粒，充当可循环的动态异相成核位点，实现双重机制协同增效。团队系统探究颗粒粒径分布、反应温度、促进剂浓度对水合物生成的影响，借助超声调控颗粒分散性，将诱导时间缩短至2分钟；在6 wt%环戊烷、2 ℃最优工况条件下，CO₂转化率达到72 %，相较纯水体系提升166 %。结合拉曼光谱与可视化观测，研究揭示六阶段水合物生成-分解完整反应机制，阐明循环过程中碳酸钙与碳酸氢钙之间可逆转化规律，解释了体系可反复使用的内在机理。经过100次生成-分解循环测试，该体系蓄冷能力稳定维持102.72 kWh・m-³，性能波动极小，展现出优异循环耐久性能。该研究所用原料廉价环保，为低成本可循环水合物促进体系提供理论与实验支撑，可服务于水合物法二氧化碳捕集封存，也可应用在相变蓄冷、工业余冷存储领域，对水合物相关技术的工业化推进具备重要参考意义。
此项研究成果得到了国家自然科学基金、河南省高校科技创新人才项目以及河南省重点研发专项等项目的支持。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472513060X