改性BaFe2O4載氧體生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化特性

袁聰，蒲舸，高杰，賈帥輝

（1低品位能源利用技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點實驗室，重慶 400044； 2重慶大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，重慶 400044）

引 言

化石能源的使用導(dǎo)致CO2等溫室氣體的大量排放，是全球變暖的主要原因[1]。為了解決溫室問題，發(fā)展清潔能源技術(shù)勢在必行。生物質(zhì)是一種綠色清潔的可再生資源，具有碳“零排放”的優(yōu)勢，其來源廣泛，儲量豐富，一定范圍內(nèi)可作為化石能源的替代品[2-3]。

生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化技術(shù)是利用生物質(zhì)能的高效技術(shù)，生物質(zhì)的熱解產(chǎn)物與載氧體發(fā)生氧化還原反應(yīng)進一步裂解為小分子氣體[4-6]，目前已開發(fā)出Cu、Fe、Ni、Ca、Co 等多種金屬氧化物作為生物質(zhì)氣化過程的載氧體[7-11]。其中鐵基載氧體的研究最為廣泛，鐵基載氧體具有高穩(wěn)定性、價格低廉[12-13]等優(yōu)點，但鐵基載氧體在較高的溫度下才具備較好的活性，一定程度上限制了鐵基載氧體的使用[14]。

針對鐵基載氧體的不足，添加其他金屬對鐵基載氧體改性是研究的主流，眾多研究表明，雙金屬或多金屬之間具有協(xié)同作用，能有效提高載氧體的還原速率[15-18]。Hu等[19]通過浸漬法制備了Fe-Ni/AC載氧體，固定床氣化實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e-Ni/AC在750℃下表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，合成氣中H2/CO 的比值達到1.97，未再生的Fe-Ni/AC 在5 次循環(huán)中仍表現(xiàn)出較高的活性。He等[20]研究了NiFe2O4載氧體在生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化中的性能，在2.25的蒸汽/生物質(zhì)質(zhì)量比下得到了92.53%的最大碳轉(zhuǎn)化率和1.38 m3/(kg Biomass)的合成氣產(chǎn)率。Wei等[21]研究了Ce的添加對赤鐵礦催化生物質(zhì)熱解與CO2重整中的反應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)添加了CeO2的載氧體催化效果明顯提高，且CeO2的添加提高了載氧體的氧遷移速率。馮冬冬等[22]研究了K、Ca 在生物質(zhì)快速熱解中的作用，發(fā)現(xiàn)K、Ca 能夠有效促進大分子碳氫化合物的裂解，促進CO 和CO2的產(chǎn)生。

Yan 等[23]通過混合煅燒法制備了30%Al2O3/BaFe2O4(30ABF)載氧體，生物質(zhì)氣化實驗結(jié)果指出，30ABF 與碳的反應(yīng)性較高而與合成氣的反應(yīng)性較低，采用DFT 分析C 原子在BaFe2O4表面上的吸附，發(fā)現(xiàn)CO*的形成主要決定了反應(yīng)的速率。Chen 等[24-25]研究了BaFe2O4載氧體在生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化中的作用，發(fā)現(xiàn)BaFe2O4具有較高的穩(wěn)定性，并且該穩(wěn)定性歸因于Ba2+的存在；此外又探究了MFe2O4（M=Cu、Ba、Ni、Co）四種尖晶石結(jié)構(gòu)的載氧體在生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化過程中的性能，其中BaFe2O4在生物質(zhì)氣化過程中具有最高的合成氣產(chǎn)量。Yan 等[26]制備了La1-xBaxFeO3鈣鈦礦型載氧體，并用于微藻的化學(xué)循環(huán)蒸氣氣化實驗，結(jié)果表明Ba的摻雜使載氧體形成四價鐵(Fe4+)和氧空位，顯著提高了載氧體的氧傳輸能力及載氧體在反應(yīng)中的活性，其中La0.3Ba0.7FeO3在氣化過程中表現(xiàn)出最好的性能；此外，La1-xBaxFeO3載氧體經(jīng)過10次氧化還原循環(huán)后相對穩(wěn)定。

BaFe2O4載氧體具備較大的摩爾氧溢出率和較好的固-固反應(yīng)特性，因此BaFe2O4載氧體用于生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化能夠產(chǎn)生較高的合成氣產(chǎn)率[24-25]，但其碳轉(zhuǎn)化率和抗積炭能力有一定的不足；從生物質(zhì)化學(xué)價態(tài)平衡角度計算，BaFe2O4載氧體用于生物質(zhì)氣化的產(chǎn)氣率距離生物質(zhì)的理論產(chǎn)氣率還有不小的差距，因此對BaFe2O4載氧體改性是有意義的。為了改善BaFe2O4載氧體的生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化性能，進一步提高合成氣產(chǎn)率、碳轉(zhuǎn)化率和抗積炭能力，本文以BaFe2O4為載氧體，通過添加Ni、Ce、K 三種金屬對其改性，研究了載氧體、反應(yīng)溫度、水蒸氣對生物質(zhì)氣化反應(yīng)特性的影響以及載氧體的循環(huán)反應(yīng)性能。

1 實驗部分

1.1 載氧體的制備

實驗所用的生物質(zhì)為松木屑，實驗前先將松木屑樣品置于干燥箱中，在105℃下干燥4 h，篩網(wǎng)篩選出0.104～0.281 mm 的松木屑顆粒，放置于干燥皿中備用，篩選后的松木屑顆粒元素分析如表1所示，松木屑的分子式可以簡寫為CH1.6O0.68。載氧體采用溶膠凝膠法[27-28]制備，以BaFe2O4載氧體為例。稱取一定質(zhì)量的九水合硝酸鐵、硝酸鋇，置于燒杯中，水浴加熱攪拌至完全溶解，往燒杯中加入一定質(zhì)量的無水檸檬酸，檸檬酸的物質(zhì)的量與金屬陽離子的物質(zhì)的量相等，完全溶解后加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH 至中性。繼續(xù)水浴加熱除去溶液中的水分至黏稠狀，105℃下干燥8 h，最后在馬弗爐中900℃煅燒4 h，冷卻后研磨篩選出0.104～0.281 mm 的載氧體，用樣品袋封裝后放入干燥皿備用。

表1 松木屑的元素分析及低位熱值（LHV）Table 1 Elemental analysis and LHV of pine samples

1.2 實驗系統(tǒng)及方法

本實驗中所用固定床反應(yīng)系統(tǒng)如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由配氣系統(tǒng)、氣化反應(yīng)系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)三部分組成。實驗前，首先將固定床預(yù)熱至反應(yīng)溫度并穩(wěn)定0.5 h，再以200 ml/min的N2吹掃20 min，使系統(tǒng)內(nèi)保持N2氛圍；實驗時先調(diào)節(jié)N2流量至80 ml/min，并穩(wěn)定10 min；通過注射泵注射設(shè)定流量的水蒸氣，使固定床保持水蒸氣氛圍后，再通過進料漏斗投放生物質(zhì)與載氧體的混合物，氣化反應(yīng)的時間50 min，投放時開始集氣并計時，收集的氣體均勻混合后通過GC 分析。氣化反應(yīng)完成后，通入200 ml/min 的N2吹掃20 min，除去固定床中殘留的氣體；載氧體再生時，調(diào)節(jié)N2流量160 ml/min，O2流量40 ml/min，反應(yīng)時間20 min，以保證載氧體被氧氣完全氧化，將再生過程的氣體收集并用GC分析。

圖1 固定床反應(yīng)系統(tǒng)圖Fig.1 Fixed bed reaction system diagram

1.3 數(shù)據(jù)處理及評價標(biāo)準(zhǔn)

各組分氣體產(chǎn)率G(m3/kg)為單位質(zhì)量的生物質(zhì)所生成的體積[29]，計算公式為

式中,mo與ml分別表示反應(yīng)中載氧體所能提供的氧的質(zhì)量與松木屑完全氧化所需氧的質(zhì)量，kg。

碳轉(zhuǎn)化率η1和積炭率η2是評估生物質(zhì)氣化的重要參數(shù)，碳轉(zhuǎn)化率η1定義為合成氣中含碳量與原料中含碳量的比值[29]，計算公式為

式中，C%是生物質(zhì)中C 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；C1CO2是生物質(zhì)氣化后合成氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)；C2CO2是載氧體被氧化再生后積炭產(chǎn)生的CO2的體積分?jǐn)?shù)。

合成氣的低位發(fā)熱量LHV(MJ/m3) 由式(6)計算[31]

式中，QL為本實驗用松木屑的低位發(fā)熱量，其值為18410 kJ/kg。

1.4 載氧體的表征

H2-TPR 在化學(xué)吸附儀（AutoChemll 2920）上進行，測試時樣品首先在30 ml/min 氦氣氣氛中以10℃/min升溫至300℃并保溫1 h，以排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣，當(dāng)溫度降至100℃后再通入10%H2/Ar（30 ml/min），并以10℃/min升溫至800℃。

X 射線衍射（XRD）在X 射線粉末衍射儀（BRUCKER D8 ADVANCE）上進行，掃描的衍射角從5°～90°，根據(jù)衍射數(shù)據(jù)繪制衍射曲線，定性分析載氧體中的元素成分。

Brunauer-Emmett-Teller (BET)表面積表征使用物理吸附儀（ASAP 2460）測試得到；SEM表征使用場發(fā)射透射電子顯微鏡（SU8020）拍攝載氧體微觀形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 負載不同金屬的BF載氧體

以BaFe2O4載氧體為對照，測試了負載10%(質(zhì)量)的Ni、Ce、K 的BaFe2O4載氧體的生物質(zhì)氣化特性，將載氧體分別記為BF、10Ni-BF、10Ce-BF、10KBF。生物質(zhì)質(zhì)量0.5 g，溫度800℃，過氧系數(shù)α=0.20，S/B=3，反應(yīng)時間50 min 的條件下，測試了負載不同金屬的載氧體的生物質(zhì)氣化性能。

實驗結(jié)果如圖2 所示，圖2(a)表明BF 載氧體的合成氣產(chǎn)率為1.501 m3/(kg Biomass)，而Ni、Ce、K 修飾的BF 載氧體，合成氣產(chǎn)率相比于BF 載氧體均有所提升。其中10Ni-BF 提升10.0%，10Ce-BF 提升7.94%，10K-BF 提升24.14%，10K-BF 載氧體的合成氣產(chǎn)率為1.864 m3/(kg Biomass)；四種載氧體中氫氣的占比相差不大，BF最高為56.96%，10Ni-BF最低為54.15%；10K-BF 的CO 產(chǎn)率明顯高于其他3 種載氧體，CO2及CH4的產(chǎn)率則低于其他載氧體，四種載氧體中10K-BF 的氣化效率最高，為114.83%。圖2(b)表明，改性后各載氧體的碳轉(zhuǎn)化率都有所提高，10Ni-BF 為79.0%，10Ce-BF 為81.3%，10K-BF 為90.49%；積炭也同樣有所降低，這說明Ni、Ce、K 三種金屬的添加能夠一定程度上強化BF 載氧體的生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化性能，其中以10K-BF載氧體最佳。

圖2 BF、10Ni-BF、10Ce-BF、10K-BF四種載氧體反應(yīng)性能Fig.2 Reaction performance of four oxygen carriers:BF，10Ni-BF，10Ce-BF and 10K-BF

2.2 負載量的影響

實驗篩選出最佳載氧體為K修飾的BF載氧體，為了探究最佳負載量，制備了K 負載量為4%、6%、8%、10%、12%、14%(質(zhì)量)的BF載氧體并用于氣化實驗，生物質(zhì)0.5 g，溫度800℃，過氧系數(shù)α=0.20，S/B=3，反應(yīng)時間50 min。如圖3(a)，合成氣、H2、CO的產(chǎn)率在負載量4%～10%(質(zhì)量)持續(xù)增加，在10%(質(zhì)量)后逐漸持平或略有下降，CO2和CH4的含量均隨著負載量的增加有少量下降。氣化效率的曲線趨勢與合成氣的趨勢接近，這是因為合成氣中甲烷的含量變化不大，而CO與H2的熱值接近。如圖3(b)，碳轉(zhuǎn)化率隨著負載量的增加先增大再小幅度下降，在10%(質(zhì)量)處最大，K修飾的BF載氧體積炭率總體較低，且隨著負載量的升高，積炭率呈下降趨勢。這說明K的添加能夠強化載氧體在氣化過程中的氧傳遞能力。

圖3 負載不同質(zhì)量的K的影響Fig.3 The influence of load with different quality of K

2.3 溫度的影響

反應(yīng)溫度是化學(xué)鏈氣化反應(yīng)過程中的一個非常重要的影響因素，選取10K-BF 載氧體，生物質(zhì)0.5 g，溫度800℃，過氧系數(shù)α=0.20，S/B=3，反應(yīng)時間50 min。在生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化過程中，氣化反應(yīng)區(qū)域內(nèi)會發(fā)生以下反應(yīng)[6,8,31]。

生物質(zhì)共熱解反應(yīng)：

如圖4(b)，隨著反應(yīng)溫度的升高，碳轉(zhuǎn)化率先升高，在800℃達到最大，850℃之后有輕微下降。積炭率的降低與反應(yīng)式(8)、式(13)、式(14)有關(guān)，反應(yīng)式(8)是強吸熱反應(yīng)，溫度升高使載氧體、生物質(zhì)獲得更多能量，反應(yīng)式(8)的進行程度更高，從而降低了生物質(zhì)共熱解過程中的積炭；此外反應(yīng)式(13)、式(14)均是吸熱反應(yīng)，升高溫度將促進反應(yīng)正向進行，因此氣化過程產(chǎn)生的積炭進一步減少。

圖4 溫度的影響Fig.4 The influence of temperature

2.4 水蒸氣含量的影響

水蒸氣是生物質(zhì)氣化實驗中優(yōu)秀的氣化劑，氣化時通入一定量的水蒸氣，有利于焦油的裂解及重整，能夠顯著提高氫氣產(chǎn)量。實驗選取生物質(zhì)0.5 g，溫度800℃，過氧系數(shù)α=0.20，反應(yīng)時間50 min。如圖5(a)，合成氣產(chǎn)率、H2產(chǎn)率、氣化效率在S/B 小于3 時持續(xù)增加，在S/B=3 時取得最大值，分別為1.864 m3/(kg Biomass)、1.038 m3/(kg Biomass)以及114.83%；CO 略有下降，CO2則有少量增加，CH4產(chǎn)率幾乎沒有變化，這說明水蒸氣在氣化過程中幾乎不與CH4發(fā)生重整反應(yīng)，水蒸氣對于生物質(zhì)熱解焦油具有更多的選擇性。

如圖5(b)，碳轉(zhuǎn)化率均與合成氣產(chǎn)率呈現(xiàn)相同的趨勢，這說明適量的水蒸氣能夠促進生物質(zhì)氣化反應(yīng)的進行，提高與生物質(zhì)炭、生物質(zhì)焦油相關(guān)反應(yīng)的進行程度，提高合成氣的產(chǎn)量；積炭率的變化并不大，這說明水蒸氣雖然加速了氣化的過程，但不能與載氧體上的積炭發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中水蒸氣中氧的傳遞方向可能是H2O→載氧體→焦油；隨著水蒸氣含量的繼續(xù)增加，其氣化吸熱可能降低了載氧體表面的反應(yīng)溫度，降低了參與反應(yīng)分子的活性，因此碳轉(zhuǎn)化率降低。

2.5 過氧系數(shù)的影響

過氧系數(shù)α能表征添加到反應(yīng)器中的載氧體的含量。實驗條件為生物質(zhì)0.5 g，溫度800℃，S/B=3，反應(yīng)時間50 min。α從0.10～0.30，載氧體質(zhì)量依次為0.5106、0.7659、1.0212、1.2764、1.5317 g，如圖6(a)所示，合成氣產(chǎn)率和氫氣產(chǎn)率均在α=0.20 時取得最大值，隨著α繼續(xù)升高，合成氣產(chǎn)率和氫氣產(chǎn)率基本穩(wěn)定。當(dāng)載氧體較少時，熱解產(chǎn)物更多地轉(zhuǎn)化為CO2，隨著載氧體含量的增多，CO的產(chǎn)率先增加后略有下降，CH4的含量逐漸下降，氣化效率在α=0.20之前先升高，但隨著載氧體含量的增多，CH4被更多地重整，因此α大于0.20 之后有略微的下降。如圖6(b)所示，隨著α的增大，碳轉(zhuǎn)化率先增大后基本保持穩(wěn)定，這說明當(dāng)載氧體含量達到一定程度后已經(jīng)能夠充分與生物質(zhì)焦油反應(yīng)；積炭率的變化并不大，在較低的水平基本保持穩(wěn)定，這說明10K-BF 載氧體在氣化過程中能夠提供更多的氧，使大分子焦油的裂解更多地被轉(zhuǎn)化為CO 和CO2，從而降低了積炭。

圖6 過氧系數(shù)的影響Fig.6 The influence of peroxygen coefficient

2.6 穩(wěn)定性實驗

在研究了負載K 的BaFe2O4載氧體的最佳負載量、最佳溫度、最佳S/B、最佳過氧系數(shù)之后，繼續(xù)探究10K-BF 載氧體的循環(huán)性能。如圖7(a)所示，生物質(zhì)0.5 g，溫度800℃，過氧系數(shù)α=0.20，S/B=3，反應(yīng)時間50 min。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，10K-BF的合成氣、H2、CO 產(chǎn)率逐次下降；10 次循環(huán)后，合成氣產(chǎn)量從1.848 m3/(kg Biomass)下降至1.423 m3/(kg Biomass)，H2產(chǎn)率從1.031 m3/(kg Biomass)下降至0.689 m3/(kg Biomass)，CO 的產(chǎn)量從0.459 m3/(kg Biomass)下降至0.318 m3/(kg Biomass)，CO2的產(chǎn)量略有上升，而CH4的含量則不斷上升，最后趨于穩(wěn)定。在整個循環(huán)過程中，H2和CO 的體積百分比不斷下降，氣化效率也不斷下降。如圖7(b)所示，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，碳轉(zhuǎn)化率緩慢下降，而積炭率總體上呈上升趨勢。這是因為BaFe2O4載氧體的部分尖晶石結(jié)構(gòu)被破壞，生成了BaCO3和Fe2O3，由于BaFe2O4的釋氧能力強于Fe2O3，載氧體的釋氧能力被削弱[23]，載氧體與生物質(zhì)的反應(yīng)性能降低；此外，BaO具有很強的吸附水蒸氣能力，且能夠促進H2O 的活化[33]，而隨著BaCO3的增多，載氧體吸附水蒸氣的能力降低，載氧體與水蒸氣的反應(yīng)性能降低，進一步削弱了載氧體的氧傳遞能力，導(dǎo)致碳轉(zhuǎn)化率的降低和積炭率的升高。

圖7 循環(huán)次數(shù)的影響Fig.7 The influence of the number of cycles

2.7 表征分析

圖8 10K-BF的H2-TPR曲線Fig.8 H2-TPR curve of 10K-BF

2.7.2 載氧體物相分析（XRD） 選取BF、10K-BF 載氧體進行X 射線衍射儀分析(XRD)，表征結(jié)果如圖9。BF載氧體中僅有BaFe2O4的峰，其峰廣泛分布于10°～60°，峰強較高，主峰位于30°附近；10K-BF載氧體在24°附近存在BaCO3的峰，BaFe2O4的峰相比于BF 載氧體強度大大減小，峰的存在更加分散。10K-BF 載氧體中BaCO3的存在可歸結(jié)于K 具有較強的堿性，容易吸附H2O 及CO2，在10K-BF 載氧體表面，CO2奪取了BaFe2O4中Fe2O3的位置，形成更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而這個過程在一定程度上破壞了載氧體表面；同時BaCO3使得載氧體中的O 元素變多，BaCO3在高溫下活化，可能加快了氧在載氧體中傳遞能力和速率。選取新鮮的10K-BF 載氧體、1 次循環(huán)的10KBF 載氧體和10 次循環(huán)的10K-BF 載氧體作為表征樣品，對其進行X 射線衍射儀分析。如圖10，從XRD 譜圖中發(fā)現(xiàn)，新鮮的、1 次循環(huán)的、10 次循環(huán)的載氧體的主要成分均為BaFe2O4、BaCO3；新鮮的載氧體中BaFe2O4的峰弱于BaCO3的峰，而一次再生后的載氧體BaFe2O4峰強度明顯恢復(fù)一定高度，表明其具可再生性，能在一定程度上恢復(fù)至晶體狀，但在10 次循環(huán)之后峰強有較大降低，而BaCO3的峰在10次循環(huán)中幾乎沒有變化。10次循環(huán)反應(yīng)之后，載氧體表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，BaFe2O4難以在載氧體表面再生，但載氧體的合成氣產(chǎn)率仍有1.423 m3/(kg Biomass)，碳轉(zhuǎn)化率維持在80.65%。

圖9 BF與10K-BF載氧體的XRD譜圖Fig.9 XRD pattern of BF and 10K-BF carriers

圖10 不同循環(huán)次數(shù)下10K-BF的XRD譜圖Fig.10 XRD pattern of 10K-BF under different cycles

2.7.3 載氧體微觀形貌分析（SEM） 在篩選出10KBF 載氧體的基礎(chǔ)上，選取新鮮的、10 次循環(huán)的載氧體作為樣品，對其進行SEM 表征。如圖11，新鮮的載氧體表面存在較多的孔隙，載氧體呈現(xiàn)細小的顆粒狀，有利于焦油的吸附與裂解；而10 次循環(huán)后的載氧體出現(xiàn)燒結(jié)，載氧體表面顆粒之間發(fā)生團聚，未觀察到明顯孔隙。這說明隨著載氧體循環(huán)次數(shù)的增多，載氧體在高溫下交替的還原-氧化過程，會破壞載氧體表面的結(jié)構(gòu)，縮小載氧體表面的孔隙；此外生物質(zhì)氣化殘留的灰分與載氧體混合，占據(jù)了部分載氧體活性成分位點，導(dǎo)致載氧體與熱解氣之間的接觸性下降，降低氣化反應(yīng)的速率，導(dǎo)致生物質(zhì)的熱解產(chǎn)物不能夠更快更充分地與載氧體反應(yīng)，從而降低了載氧體的反應(yīng)活性。

圖11 不同循環(huán)次數(shù)下載氧體的SEM表征Fig.11 SEM characterization of the downloaded oxygen at different cycles

2.7.4 載氧體介孔分析（BET） 選取10K-BF 新鮮載氧體顆粒與10 次循環(huán)后的載氧體顆粒作為樣品，對反應(yīng)后的載氧體進行BET 表征。新鮮的載氧體在經(jīng)過10 次循環(huán)之后，比表面積從2.213 m2/g 下降至0.068 m2/g，總孔容從0.00713 cm3/g 下降至0.00039 cm3/g，平均孔徑從12.89 nm 增大至22.82 nm，這表明多次循環(huán)反應(yīng)后，載氧體表面發(fā)生了大規(guī)模的團聚，載氧體表面的結(jié)構(gòu)被破壞。

3 結(jié) 論

本文在BaFe2O4載氧體的基礎(chǔ)上，從改性載氧體、化學(xué)鏈氣化條件的優(yōu)化、載氧體反應(yīng)循環(huán)特性三個方面研究了載氧體的生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化反應(yīng)，得出了以下結(jié)論。

(1)對BF 載氧體的改性中，10K-BF 載氧體的改性效果最佳，具有最大合成氣產(chǎn)率、氫氣產(chǎn)率和碳轉(zhuǎn)化率，積炭率最低。10K-BF 載氧體最佳氣化條件為：反應(yīng)溫度800℃、S/B=3、過氧系數(shù)α=0.20，反應(yīng)時間50 min，在該條件下最佳合成氣產(chǎn)率為1.864 m3/(kg Biomass)，H2產(chǎn)率為1.038 m3/(kg Biomass)，其中H2占比55.66%，CO 占比26.49%，CO2占比15.47%，CH4占比2.38%，H2與CO 的比值接近2，是良好的化工原料。

(2)10 次循環(huán)實驗后，10K-BF 載氧體的氣化性能有一定的降低，但仍有可觀的合成氣產(chǎn)率、H2產(chǎn)率以及碳轉(zhuǎn)化率；循環(huán)后10K-BF 載氧體出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，載氧體表面的顆粒之間明顯團聚，針對此情況，在后續(xù)的研究中可以添加適當(dāng)?shù)亩栊暂d體改善載氧體的抗燒結(jié)能力。

(3) H2-TPR 表明在生物質(zhì)熱解初始階段，溫度較低，載氧體的活性不足，因此未能充分與熱解氣發(fā)生反應(yīng)，尋找釋氧溫度更低的高活性載氧體是生物質(zhì)化學(xué)鏈氣化過程碳轉(zhuǎn)化率提高的關(guān)鍵。