实验研究 Nd₂O₃ 用于生物质化学循环蒸汽气化工艺的合铁基氧载体

科学领域:

• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 氧载体 (OCs) 对于生物质化学循环过程至关重要,提供氧气,转移热量和催化反应.
• 通常使用的是基于铁的OC,但它们的效率可能受到稳定性和活性的限制.
• 废物材料的利用,如Nd-Fe-B烧结磁铁废料,是可持续资源管理的一个重要领域.

研究的目的:

• 调查用于合成气生产的废弃废弃物中产生的氧化物合铁基氧载体 (Nd2O3-Fe2O3 OCs) 的使用.
• 评估Nd2O3兴奋剂对生物质化学循环蒸汽气化 (BCLSG) 中基于Fe2O3的OCs性能和性能的影响.
• 为了比较回收的Nd2O3-Fe2O3OCs与实验合成的性能.

主要方法:

• 从回收的 Nd-Fe-B 磁铁废弃物中合成具有不同 Nd2O3 含量的 Nd2O3-Fe2O3 OCs.
• 使用X射线衍射 (XRD),H2-温度编程减少 (H2-TPR) 和扫描电子显微镜与能量分散式X射线光谱学 (SEM-EDS) 进行OC属性的表征.
• 在900°C的BCLSG过程中测试OCs,以评估合成气产量,H2/CO比率和碳转化效率.

主要成果:

• Nd2O3注显著增强了Fe2O3的活性,因为形成了NdFeO3矿氧化物.
• Nd2O3和Fe2O3之间的协同效应增加了氧气空缺和催化活性.
• 使用Nd2O3-Fe2O3OCs的BCLSG工艺实现了合成气产量>0.90Nm3/kg,H2/CO比率>1.80,碳转化>71%.
• NdFeO3矿的形成减轻了铁的扩散,在多个循环中确保了稳定的OC性能.
• 回收的Nd2O3-Fe2O3OCs表现出与合成的同等或更高的性能,使用更容易获得的制造方法.

结论:

• 从废弃物废料中提取的Nd2O3-Fe2O3OCs对BCLSG有效,提供了增强的催化活性和稳定性.
• NdFeO3矿的形成是提高性能和耐久性的关键.
• 回收的OCs为生物质合成天然气生产提供了可持续和经济可行的替代方案.