能源与动力工程学院李英杰教授团队在CO2​捕集强化制氢领域取得新进展

［本站讯］近日，能源与动力工程学院、高效节能及储能技术与装备山东省工程实验室李英杰教授团队在CO2捕集强化制氢领域取得新进展。相关研究成果以“Microtubular Fe/Mn-promoted CaO-Ca12Al14O33bi-functional material for H2production from sorption enhanced water gas shift"为题，发表在国际环境催化领域期刊Applied Catalysis B-Environmental（IF=19.503）上。山东大学为该论文的第一完成单位，能源与动力工程学院博士研究生张春晓为该论文的第一作者，李英杰教授为该论文的唯一通讯作者。

CO2捕集强化燃料重整制氢工艺利用钙基吸收剂捕集制氢过程中产生的CO2，打破反应平衡，从而提高制氢效率和浓度，同时实现温室气体CO2的捕集，是一种极具应用前景的新型制氢技术。近年来，钙基材料因其低廉、无毒、CO2吸收容量高和吸收速率快而备受关注，广泛应用于CO2捕集及强化燃料重整制氢过程。天然钙基材料由于在循环过程中发生高温烧结导致CO2捕集性能急剧衰减，从而降低强化制氢性能。钙循环应用于CO2捕集强化制氢技术的关键是：获得同时具备高捕集CO2反应活性和高催化重整制氢性能的钙基双功能材料。高性能钙基双功能材料需要吸附位点与催化位点均匀混合，同时需要支撑材料增强其抗烧结性能，保持较高循环稳定性。

该研究以高效强化水气变换制氢为目的，立足于钙基双功能材料的优化设计与可控合成，创新性地利用生物质模板制备了中空微米管状结构Fe/Mn修饰钙基复合材料，研究了该复合材料的CO2捕集性能、强化水气变换制氢和循环稳定性，揭示了Fe/Mn协同促进钙基材料捕集CO2和强化制氢机理。钙基复合材料中的Ca12Al14O33作为支撑体使其中空微管状结构在循环过程中保持稳定，强化了气体反应物在材料中的扩散，有利于CO2捕集与水气变换反应的同时进行。Fe-Mn协同作用促进了氧空位的形成，显著提高了催化水气变换反应活性。特殊中空微管结构与催化剂、CO2吸收剂结合，强化了水气变换反应，CO转化率、制氢浓度、CO2捕集性能和循环稳定性得到大幅度提升。该研究为发展钙循环捕集CO2强化燃料重整制氢技术提供了新思路。

研究团队长期从事低碳洁净能源研究，致力于研发高效稳定的钙基CO2吸收剂和双功能材料，在高性能钙基复合材料的精准设计、CO2捕集过程节能降耗、生物质燃料重整制氢及热化学储能等方向积累了丰富的经验。相关研究成果相继发表在Appl Catal B-Environ,Energy Convers Manage,Appl Energy,Chem Eng J等国际期刊，研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东大学基本科研业务费专项（交叉学科培育）等项目资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337322004155