钙钛矿型氧化物为氧载体的含碳燃料化学链制氢基础研究

本项目提出利用天然气等含碳燃料为原料，钙钛矿型金属氧化物为氧载体，使燃料-钙钛矿、钙钛矿-水蒸气之间发生化学链循环反应，燃料的化学链燃烧过程中生成CO2和H2O，钙钛矿的高温水蒸气氧化过程中生成H2，在一个循环反应系统中实现了H2和CO2的自动分离，既能得到高纯度的H2，又能捕集到高浓度的CO2,避免了温室气体的排放。本课题拟研究钙钛矿复合氧化物这一功能材料的制备与表征，拓展其应用领域；探索含碳燃料与钙钛矿之间、水蒸气与钙钛矿（处于还原状态时）之间的反应规律；获得反应过程热力学、动力学、热平衡和气相产物组成及分布等关键问题，建立理想的反应体系；探讨以钙钛矿为氧载体时的含碳燃料化学链燃烧和重整、水蒸气裂解制氢反应体系基础理论；建立钙钛矿型氧化物redox循环反应水蒸气裂解制氢反应体系实验平台，为探索新型的纯氢制备技术进行前期实验及基础理论准备；该项目的实施具有较强的理论意义和潜在的应用价值。

本项目提出利用天然气等含碳燃料为原料，钙钛矿型金属氧化物为氧载体，使燃料-钙钛矿、钙钛矿-水蒸气之间发生化学链循环反应，燃料的化学链燃烧过程中生成CO2和H2O，或者化学链重整生成合成气；钙钛矿的高温水蒸气氧化过程中生成H2，在一个循环反应系统中实现了H2和CO2的自动分离，既能得到高纯度的H2，又能捕集到高浓度的CO2，避免了温室气体的排放。本项目研究了钙钛矿复合氧化物这一功能材料的制备、改性与表征；探索了含碳燃料与钙钛矿之间、水蒸气与钙钛矿（处于还原状态时）之间的反应过程机理及控制规律；获得了反应过程热力学、动力学、热平衡和气相产物组成及分布等关键问题，建立理想的反应体系；探讨以钙钛矿为氧载体时的含碳燃料化学链燃烧和重整、水蒸气裂解制氢反应体系基础理论；建立钙钛矿型氧化物redox循环反应水蒸气裂解制氢反应体系实验平台，为探索新型的纯氢制备技术进行前期实验及基础理论准备；通过本项目的实施，已在国际知名学术期刊如Fuel, Energy, Energy & Fuels, International Journal of Hydrogen Energy, Bioresource Technology等发表论文14篇，其中被SCI收录6篇、EI收录4篇，申请发明专利2项。