祝贺课题组郑朝和的论文：The intrinsic kinetic study on oxidation of a Cu-based oxygen carrier in chemical looping combustion被能源领域知名期刊Fuel收录。赵海波教授为通讯作者，博士生郑朝和为第一作者。

由于过往研究中没有很好的排除动力学影响因素，研究者得到的铜氧化活化能的变化跨度极大(15.0 ~ 100.0 kJ/mol之间)。坩埚内和样品层中的气体扩散、表面反应速率、铜离子的体相扩散等因素均对铜氧化过程有影响。如图4，在自制TGA中采用高径高比的坩埚，可有效消除坩埚内的气体扩散，减小动力学的测量误差；在以往四步氧化机理的基础上(Energy & Fuels 2020;34(7):8718-25)，采用晶粒-体相缺陷输运模型，充分考虑颗粒粒径多分散性、气体扩散、缺陷扩散、表面反应速率和颗粒烧结等可能的动力学影响因素，有效辨识铜氧化过程的反应机理及参数。首先，发现铜的氧化过程并非由产物层中的缺陷扩散所主导，而是由气固界面上的表面反应速率所控制。而在气固界面的表面反应中，铜氧化过程很可能是吸附限制，其本征活化能为48.0 kJ/mol。

Fig. 4. Schematic view of copper oxidation model.

利用颗粒尺度速率模型进一步地研究载氧体颗粒的物理特性的影响。减小颗粒尺寸和增加孔隙率可显著加快铜氧化得转化速率，但也不宜将晶粒尺寸减小太多，因为这只会大大增加颗粒内部的扩散阻力，因此在某一特定的设计工况下，总会存在一个最佳的晶粒尺寸。如图10，在大多数设计工况下，晶粒粒径为220 ~ 300 nm的载氧体颗粒具有最佳的氧化性能，我们应该提高载氧体颗粒中最佳晶粒粒径的颗粒比例。值得注意的是，在设计载氧体颗粒时，我们还需要在燃料反应器中计算氧化铜与目标燃料的还原动力学，得到一个同时适用于空气反应器和燃料反应器中铜基载氧体颗粒的最佳晶粒尺寸范围组合，进一步可有助于设计出具有最佳床层量和固体循环速率的化学链燃烧反应器。

本工作受到了国家自然科学基金项目(52025063)的资助。

Fig. 10. Optimal grain size under different temperatures and O₂ concentrations.

文章完整信息：

Chaohe Zheng, Mingze Su, Haibo Zhao*. The intrinsic kinetic study on oxidation of a Cu-based oxygen carrier in chemical looping combustion. Fuel, 2023, 334(1): 126720.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126720

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