氨气化学链燃烧中不同金属氧化物载氧体反应性能研究

作     者：颜秉欣 李兴 张建伟 陈新飞 大坂侑吾 黄宏宇 李军 

作者机构：沈阳化工大学机械与动力工程学院 中国科学院广州能源研究所城乡矿山集成技术研究室 金泽大学机械工程学院 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(青年科学基金项目)(52306289) 中国博士后科学基金资助项目(2023M733508) 广东省基础与应用基础研究基金(2022B1515120047) 

主　　题：氨气 化学链燃烧 载氧体 金属氧化物 

摘      要：氨(NH3)作为一种新型富氢无碳燃料，燃烧过程中存在燃烧不稳定和氮氧化物排放高等问题，化学链燃烧技术成为解决这些问题的一种新方法。但是目前缺乏NH3在载氧体表面转化特性的研究。本研究采用溶胶凝胶法分别制备了NiOx、FeOx、CoOx、TiOx、CuOx、CaOx、CeOx、LaOx和SrOx这九种不同金属氧化物载氧体，以NH3为燃料，在固定床反应器上研究不同金属氧化物载氧体在NH3化学链燃烧中的反应性能，通过XRD、XPS、SEM和H2-TPR等分析手段对载氧体与NH3反应前后的物理化学特性进行表征。结果表明，过渡金属氧化物NiOx、FeOx和CoOx对NH3均有较高的反应活性，但是在800℃反应后均出现了部分结构变化。过渡金属氧化物CuOx在800℃反应时形成致密表面结构，导致其与NH3的反应活性很低。过渡金属氧化物TiOx与NH3具有一定的反应活性，在800℃反应后结构变化较小，主要发生热催化分解作用。碱土金属氧化物CaOx和SrOx以及镧系金属氧化物CeOx和LaOx对NH3反应活性较低，但是它们在800℃反应后没有出现表面结构变化。本研究为NH3化学链燃烧中复合载氧体的设计构筑提供了参考。