煤基化学链燃烧技术的氧载体研究

摘要

全球变暖带来的一系列负面影响正不断地向世人提出警告，CO2作为最主要的温室气体，如何实现其分离回收与资源化利用，将成为21世纪最重要的能源与环境问题之一。基于零排放理念的化学链燃烧技术，它不仅能有效地富集高浓度的CO2，而且还将大幅提高能源的利用效率，实现多种污染物的协同控制。本文就实现固体燃料煤的化学链燃烧技术进行了氧载体方面的研究。
　　 本文在分析总结国内外化学链燃烧技术氧载体研究工作的基础上，考虑到煤基化学链燃烧技术对于氧载体在化学反应性等方面的要求，选用Ni(NO3)2和Al(OC3H7)3为主要原料，采用溶胶-凝胶法制备了NiO/NiAl2O4氧载体，并通过XRD、FSEM和BET等对制备的新鲜氧载体进行了表征。结果显示：氧载体的成分为NiO和NiAl2O4，完全达到试验预期目的；同时，氧载体的物理性质优良，具有较高的比表面积、内孔容积和平均孔径。在加压热重中，研究了NiO/NiAl2O4氧载体与煤焦/空气，以及氢气/空气的循环反应性，对反应后的氧载体利用XRD、FSEM和BET等进行了表征。结果显示：当温度高于850℃时，氧载体与煤焦的化学反应快速进行，具有良好的化学反应性，同时也初步证明了煤基化学链燃烧技术的可行性。氧载体在与氢气/空气的循环反应过程中，其化学反应性呈缓慢增加的趋势。经过多次循环反应后，氧载体的比表面积、内孔容积出现一定幅度的减小，平均孔径有所增加。氧载体颗粒之间没有出现任何烧结情况，仍保持多孔结构。