祝贺课题组刘先宇的论文：Quantitative evaluation offouroxygen carriers fornatural gaschemical looping combustion被Proceedings of the Combustion Institute收录，赵海波教授为通讯作者，博士生刘先宇为第一作者。

化学链燃烧反应器已经发展至兆瓦级规模，亟需具有优秀综合性能的氧载体。氧载体核心性能包括反应性能、抗烧结性能和抗磨损性能。尽管世界上已发展了2000多种氧载体材料，但是不同团队采用的性能评价方法不同，这造成不同材料的实验结果难以对比和利用。

本文定量评估了4种具有工业应用前景的氧载体，包括钛铁矿、液压成型法制备的铜铁复合矿石氧载体、喷雾干燥法制备的钙钛矿和浸渍法制备的铜基氧载体。在批次流化床反应器中进行20次CH₄化学链燃烧测试，还原时间根据预实验中结果确定；利用自主搭建的磨耗仪测试氧载体的抗磨损性能；并结合表征分析，定量评估氧载体性能。

图1 CH₄化学链燃烧测试预实验中气体组分演化（左）和磨耗仪（右）

氧载体的反应性能在10个循环后趋于稳定；在20次循环的CH₄化学链燃烧测试中，当使用通过预实验确定的还原时间，氧载体的反应性能得到改善或保持不变；通过瞬时氧传递速率和累积氧传递量定量评估了氧载体的反应性能。磨损测试结果表明，4种氧载体抗（机械）磨损能力依次为：钛铁矿=铜基氧载体>钙钛矿>铜铁复合矿石氧载体。烧结削弱了铜基氧载体的孔隙结构，影响了活性组分再生，而其他氧载体的孔隙结构则得到了改善。由于受到化学应力的影响，所有氧载体的破碎强度都有所下降。除Fe和Cu的迁移外，所有氧载体的化学成分均相对稳定。综合考虑反应性、抗烧结性和机械性能，钙钛矿和铜铁复合矿石氧载体更适合用于CH₄化学链燃烧。

图2 第20次循环化学链燃烧测试中氧载体的瞬时氧传递速率vs.累计氧传递量（左）和磨损指数（右）

本工作受到国家自然科学基金项目(52025063)资助。

文章完整信息：

Xianyu Liu, Zhenshan Li, Laihong Shen, Jinchen Ma, Xinhe Liu, Diwen He, Haibo Zhao*. Quantitative evaluation of four oxygen carriers for natural gas chemical looping combustion. Proceedings of the Combustion Institute, 2024, 40: 105641.

全文免费下载链接：

https://doi.org/10.1016/j.proci.2024.105641