基于分子动力学的热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_2分子扩散机制研究

摘要

在CaO/Ca(OH)_2热化学储能过程中,CaO晶粒的结构演变会影响材料的储能和机械性能.本文通过分子动力学模拟研究了热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_2晶粒中分子的扩散强度和晶格结构的变化.结果表明,脱水反应过程中Ca(OH)_2分子的运动符合体扩散机制.其中,O/H原子的扩散指前因子为7.9×10~(?8) m~2/s,而Ca原子的扩散指前因子仅为4.7×10~(?8) m~2/s,O/H的快速扩散破坏了材料原有的晶格结构,使得脱水后CaO的结晶度降低.在水合反应过程中,CaO晶粒外层分子的扩散指前因子为3.2×10~(?8) m~2/s,为内层分子的2.5倍,CaO分子扩散符合表面扩散机制.由于水合过程中CaO分子的整体扩散强度较弱,因此对CaO晶格结构影响较小.从分子层面揭示了CaO/Ca(OH)_2分子在热化学储能过程中的扩散机制.

关键词

氧化钙/氢氧化钙热化学储能 / 氧化钙晶粒 / 机械性能 / 分子扩散 / 分子动力学模拟