化学链铁基载氧体磨损特性及机理研究

摘要

化学链燃烧技术是目前最有前景的CO_(2)捕集技术之一,载氧体是该技术的关键组成部分。铁基载氧体因其来源广泛、价格便宜和环境友好等优点,被认为最具备有工业化应用的潜力,但其存在寿命短、释氧能力弱的问题,磨损是造成该问题的主要原因之一。采用机械混合法制备了煅烧温度为1300、1400和1500℃的Fe-Al复合载氧体,分别开展了冷态、热态以及反应态多组流化床磨损试验,分析了煅烧温度对载氧体的磨损和释氧能力的影响,分别研究了氧化反应和还原反应对其磨损的影响,明确了机械碰撞、温度以及化学反应对载氧体磨损的影响程度。研究结果表明:煅烧温度为1400℃的载氧体展现了抗磨损性和循环稳定性能两者之间最佳平衡,基于反应前后载氧体表面的元素分布、晶相分离和微观形貌演变的分析,发现了化学反应中由还原反应引发的载氧体孔容的增加对其磨损和破碎起重要作用,本工作对开发、设计长寿命的复合载氧体有一定的指导作用。