吸附强化铁基载氧体化学链水分解耦合乙酸热分解探究
探究金属螯合溶胶-凝胶方法制备掺杂Ce-Ni的铁基载氧体，以化学链水分解耦合乙酸热分解方式制取纯氢和富氢合成气，最佳载氧体Fe、Ce和Ni组分物质的量比为100∶10∶3，加入相对载氧体不同质量比的CO2吸附剂均可有效降低合成气中CO2与CO气体量，最佳质量比为1∶2，在该条件下合成气成分H2提高了12.5%~27.0%，CO2减少了25%~40%，CO减少了30%~40%，15次循环后载氧体仍保持较好的稳定性。
铁基载氧体化学链水分解制氢耦合乙酸热分解试验
高道星,豆斌林,张 华,罗川奇,杜金博
上海理工大学 能源与动力工程学院
1）利用乙酸生物质作为产氢原料，并首次采用化学链水分解耦合乙酸热分解的方法对乙酸进行制氢探究。
2）采用新型溶胶凝胶法制备参杂不同物质的量比例Ce、Ni的Fe基载氧体，以及纯铁基载氧体，化学链水分解耦合乙酸热分解的方法下进行试验对比。
3）加入CaO对试验过程中产生的CO2进行原位吸附并促进乙酸热分解向正向转移。
研究背景
作为一种新型清洁能源，氢能具有高热值，零污染等特点，在能源动力、石油化工、航天、汽车等行业得到了广泛研究和应用。随着氢能需求的增加，高效廉价制氢也成为了科研工作者思考和研究的核心问题之一。
尽管煤气化制氢、石油重整和天然气重整制氢仍是制氢主流技术，但利用可再生资源，尤其是利用载氧体热化学链水分解和生物质资源产氢的研究仍需要进一步探究。
研究内容
采用化学链水分解耦合乙酸热分解中的试验方法，探究掺杂Ce和Ni对载氧体性能在试验中的影响。制备不同物质的量比例的Fe-Ce载氧体、Fe-Ni基载氧体、Fe-Ce-Ni基载氧体、纯铁基载氧体进行试验。整体试验先进行三循环稳定性试验，之后进行短时15次的循环试验以及加入吸附剂后的三循环，多循环稳定性试验。
研究结论
1）探究了在特定温度下，使用新型Ce、Ni掺杂的Fe基载氧体在乙酸耦合水蒸气分解试验中的性能。研究发现，在燃料阶段650 ℃蒸汽阶段720 ℃下采用Fe∶Ce∶Ni比例为100∶10∶3的样品具有最好的催化效果，其乙酸转化率可以达到90%以上，同时可以大幅度提高蒸汽阶段的纯氢产量。
2）在进行了一系列不同的质量比的CaO吸附剂探究试验后确定了在采用载氧体与CaO质量比为1∶2的条件下，能将乙酸在燃料阶段，合成气中H2提高12.5%~27.0%，其相应的CO2、CO和CH4 的产量分别降低了25%~40%、30%~40%和5%~20%。
3）该试验整体的蒸汽阶段纯氢产量稳定并且载氧体在15个循环的稳定性测试中表现良好，这证明加入吸附剂后载氧体的稳定性得到了增强，其转化率提升到95%以上。
引用格式：
高道星,豆斌林,张华,等.铁基载氧体化学链水分解制氢耦合乙酸热分解试验[J].洁净煤技术,2023,29(4):1-12.
GAO Daoxing,DOU Binlin,ZHANG Hua,et al.Experiment of chemical looping water decomposition coupled with acetic acid pyrolysis using Fe-based oxygen carriers[J].Clean Coal Technology,2023,29(4):1-12.
通讯作者
豆斌林，博士，教授，博士生导师，现任上海理工大学能源与动力工程学院化工机械研究所所长。研究方向为燃料热解气化与重整制氢，2001年获华东理工大学化学工艺专业博士学位，先后在上海交通大学、韩国科学技术院、加拿大新宾士威尔克大学、美国密西西比大学、韩国延世大学、英国利兹大学进行博士后或访问学者研究，2009年9月—2016年8月为大连理工大学能源与动力学院教授，2016年9月至今为上海理工大学能源与动力工程学院教授。曾入选教育部新世纪优秀人才支持计划，辽宁省首批十百千高端引进人才千人层次，辽宁省百千万人才工程千人层次，上海市优秀学术带头人计划和上海市育才奖等，为中国机械工业教育协会高等工程教育新能源与储能工程专业教学委员和上海市化学化工学会能源化工专委会委员。负责/参与国内外重要科研项目20余项，获辽宁省自然科学二等奖，中国机械工业科技进步二等奖和上海市自然科学二等奖。在国内外学术期刊发表 论文100余篇，获授权专利20余项，多次入选爱思唯尔中国高被引学者（动力工程与工程热物理学科）。
