【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】生物質(zhì)氣化是利用可再生碳資源制備富氫合成氣的重要熱化學(xué)途徑，但氣化過(guò)程中產(chǎn)生的焦油易造成下游設(shè)備堵塞、運(yùn)行不穩(wěn)定和產(chǎn)品氣品質(zhì)下降。鎳(Ni)基催化劑因兼具較高的焦油裂解、蒸汽重整和水煤氣變換活性以及較低成本，被廣泛用于生物質(zhì)氣化揮發(fā)分的催化改質(zhì)。然而，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，Ni顆粒燒結(jié)和積碳會(huì)導(dǎo)致活性位點(diǎn)及孔道可及性下降，且水蒸氣對(duì)不同載體Ni催化劑失活行為的調(diào)控機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
 

　　近期，新疆理化所科研人員以Ni/Al2O3和Ni/Beta為模型催化劑，在兩段式外置催化生物質(zhì)氣化體系中系統(tǒng)研究了水蒸氣對(duì)產(chǎn)氣、殘余焦油組成及催化劑循環(huán)失活的影響。結(jié)果表明，提高水蒸氣/生物質(zhì)比(S/B)可顯著促進(jìn)H2生成、碳轉(zhuǎn)化和可冷凝有機(jī)焦油去除，其中S/B=6在研究范圍內(nèi)表現(xiàn)出較為均衡的綜合性能。GC-MS分析顯示，酚類(lèi)及輕質(zhì)含氧組分優(yōu)先轉(zhuǎn)化，而難反應(yīng)的多環(huán)芳烴在殘余可冷凝焦油中的相對(duì)比例升高，主要反映其優(yōu)先殘留，而非PAHs的凈生成。
 

　　循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了明顯的載體依賴失活行為。在S/B=6條件下，Ni/Al2O3和Ni/Beta的初始H2產(chǎn)率分別為16.73和21.67 mmol·g?¹biomass，10次循環(huán)后分別保持為8.89和8.69 mmol·g?¹biomass；無(wú)水蒸氣條件下，10次循環(huán)后的H2產(chǎn)率則分別降至2.62和3.48 mmol·g?¹biomass。盡管同一催化劑在有、無(wú)水蒸氣條件下循環(huán)10次后的TEM平均Ni粒徑幾乎相同，H2脈沖化學(xué)吸附結(jié)果顯示，水蒸氣條件下Ni/Al2O3和Ni/Beta的H2吸附量分別為相應(yīng)無(wú)水條件的約4.3倍和2.8倍。結(jié)合TG-DTG、Raman、XPS、N?物理吸附和電子顯微鏡結(jié)果表明，水蒸氣提高耐久性的關(guān)鍵作用并非顯著抑制Ni顆粒長(zhǎng)大，而是減輕積碳相關(guān)的活性位覆蓋和孔道堵塞，從而更好地保留H?可接近的金屬Ni位點(diǎn)及傳質(zhì)通道。Ni/Beta雖然總積碳量較低，卻因受限孔結(jié)構(gòu)更易發(fā)生局部可及性損失而失活更快；相比之下，Ni/Al2O3憑借更強(qiáng)的Ni-載體相互作用和更開(kāi)放的介孔結(jié)構(gòu)，在持續(xù)蒸汽輔助重整中表現(xiàn)出更優(yōu)的活性-耐久性平衡。
 

　　相關(guān)成果Support-dependent deactivation of Ni catalysts in steam reforming of biomass gasification volatiles發(fā)表于期刊Biomass and Bioenergy。中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所能源化工研究中心博士研究生霍瑞強(qiáng)為第一作者，朱慧研究員、殷嬌研究員為共同通訊作者。該研究工作得到了新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、天山英才培養(yǎng)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)及新疆維吾爾自治區(qū)天池英才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
 

　　引用：新疆理化所在生物質(zhì)氣化蒸汽重整鎳催化劑失活機(jī)制研究方面取得進(jìn)展--中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所【引用時(shí)間：2026年10月13日】