文献综述（或调研报告）：
- 化学链燃烧（CLC）
- 化学链燃烧原理简述
化学链燃烧是一种高效、清洁、经济的新型燃烧方式，与传统的燃料与空气直接接触的燃烧方式不同，化学链燃烧是将传统的燃烧过程分为两步氧化还原反应，用载氧体作为中间介质进行氧的传递。如图1所示，化学链燃烧系统包括两个反应器：空气反应器（AR）和燃料反应器（FR），载氧体在两个反应器中交替进行氧化-还原反应，以金属氧化物载氧体（）为例，金属氧化物在燃料反应器中与燃料发生还原反应：
对于燃料为CO的化学链燃烧过程：
在空气反应器中，还原态的载氧体与氧气发生氧化反应：
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图1 化学链燃烧原理示意图 |
经过上述的两步氧化还原反应过程完成燃料的燃烧具有以下几点突出的优点：
- 通过两步氧化还原反应可以实现能量的梯级利用，提高能源的利用率[1]；
- 由于燃料反应器出口只有和(g)，可以通过冷凝和干燥的方法得到较高纯度的，实现的分离而不需要消耗额外的能量 [2]。
- 低生成：1996年，Ishida等[3]研究得出化学链燃烧是一种有效抑制产生的新型燃烧方式。由于化学链燃烧的燃烧过程在两个反应器中进行，避免了空气反应器中高温的载氧体与燃料接触，从而避免了燃料型的产生，另一方面，传统燃烧的火焰区温度通常会达到2000℃，而化学链燃烧由于没有火焰的存在通常维持在1200℃，温度远低于传统燃烧，因此热力型产生会得到有效抑制。
- 化学链氧解耦燃烧技术（CLOU）
化学链氧解耦燃烧技术是在化学链技术上发展起来的，与化学链技术不同的是，它对于载氧体有较高的要求：要求载氧体在满足化学链燃烧传递氧的基础上，有较好的吸氧-释氧能力，在燃料反应器中能快速释放出氧气，氧气与燃料发生类似于纯氧燃烧的化学反应，现有研究表明Cu基载氧体在化学链氧解耦过程中有突出的优势，Cu基载氧体在反应时放热，可以维持反应器内的反应温度在一个较高水平，因此对载氧体流量的需求较小，此外，Cu基载氧体吸氧-释氧的温度范围较宽，适合载氧体氧解耦化学链燃烧的反应过程[4]。
载氧体氧解耦的化学链燃烧过程方程如下：
空气反应器中载氧体的吸氧过程：
燃料反应器中载氧体的释氧过程：
燃料反应器中燃料的氧化过程：
以CO为燃料：
- 化学链技术发展现状：
1983年德国科学家Richter[5]等提出了可以用燃料与金属氧化物的两步反应替代燃料与氧气直接接触的反应，两步反应可以减小能量损失，实现能源的梯级利用，提高能源的利用率；1987年，日本科学家Ishida[6]发现了化学链燃烧方法可以实现的内分离，利于的分离和收集。
从化学链的概念提出以来，化学链燃烧技术得到了很大的发展。截止到目前，化学链燃烧的研究主要集中在以下三个方面：反应器、载氧体和化学链燃烧技术与其他技术的耦合。
化学链燃烧的反应器发展经历了从热天平（TGA）、固定床、小型流化床反应器、到串行流化床的发展过程。2002年Chalmers大学的Lyngfelt[7]-[8]等搭建了世界上第一台连续运行的10KW串行流化床化学链燃烧系统，并用天然气为燃料，为载氧体完成了100h的连续运行和将近300h的流化实验。随后许多科学家在此基础上对10KW串行流化床的化学链燃烧系统进行了研究和实验；除此之外，Wolf[9]等在2004年研究了800MW增压化学链燃烧反应器的运行可行性，2006年Son及Kim等在10KW化学链燃烧反应器的基础上设计了循环流化床的反应器，实现了两床之间的热传递；上述流化床反应器的氧传递均是通过固体载氧体流动传递，容易造成磨损和系统能耗的增加，因此Nalbandian.L [10]等在2011年提出了致密膜反应器，通过致密的传导膜将两个反应器分隔开，不需固体载氧体的流动即可完成氧的传递。
虽然反应器的发展历程是从固定床向流化床，从低功率到大功率，但热天平、固定床等试验装置在现今的研究中仍然占有着很重要的地位，它们各有其优点和缺点，需要我们综合使用。
- 化学链燃烧载氧体
载氧体在化学链燃烧过程中起着非常重要的作用，它对于燃烧效果有着重要的影响，载氧体性能的好坏也是化学链燃烧领域研究的重要内容。
载氧体性能的优劣可以通过以下方面来衡量：氧传递能力、氧化还原反应速率、力学性能(抗烧结、团聚、磨损、破碎)、抗积炭、生产成本、环境影响等，现在大部分对于载氧体的研究聚焦在金属载氧体及金属载氧体的优化上，也有一部分对于非金属载氧体的探究。金属载氧体一般有着十分优良的性质，尤其是Cu基、Fe基、Ni基和Co基载氧体。研究表明，Cu基载氧体活性较高的同时积碳现象较轻，因具有良好的吸氧-释氧性能而受到广泛关注，适用于化学链氧解耦燃烧过程中，但CuO高温时易分解,如何解决Cu基载氧体的烧结问题是Cu 基载氧体研究的一个重点；Fe基载氧体储量丰富，价格低廉，但载氧能力较差，与甲烷反应的活性也较差，高正平等[11]于2016年进行了草木灰修饰铁矿石的研究，研究表明加入草木灰修饰的铁矿石反应活性提高，烧结程度减轻，负氧能力也有所提高； Ni基载氧体有很高的活性和抗高温的能力，但研究表明其价格较高、积碳较为严重，而且对人有一定的伤害，这些限制了Ni基载氧体的大规模使用；Co基载氧体有很好地氧化性，在低温环境下也能保持较高的活性，但是单一的钴基载氧体机械程度较差，储氧量比较少，而且容易积碳；黄樊等[12]在2015年研究了加入对于的修饰作用，结果表明加入对于钴基载氧体的性质有明显的改善
在非金属载氧体领域内，硫酸盐类载氧体是研究的重点，2007年沈来宏等[13]完成了以CaSO4为载氧体，水煤气为燃料在串行流化床内的化学链燃烧实验，根据研究可知CaSO4与水煤气的还原反应的亲和性与NiO非常接近，但有着更强的带氧能力，单位摩尔质量的载氧能力约为NiO的4倍。
- 热重分析法
- 热重分析法基本原理
热重分析[14]是在程序控制温度的前提下，测量待测样品的质量与温度（时间）变化之间关系的一种热分析技术。通过分析热重曲线，可以确定待测样品质量变化的温度或时间，这种方法的突出特点就是定量强，可以准确地表现出物质的质量变化多少以及变化速率，是一种现今应用较为广泛的实验装置。
热重分析仪一般包括以下几个部分：记录天平、炉子、程序控温装置、记录仪器及支撑器；其中记录天平是完成测量的重要部分，可分为偏转型和指零型两类，这两类的工作原理都是将重量变化转换为相应的电信号，亦可以对连续的电信号进行微分等数学处理，用于对实验结果的多角度分析之中[15]。
- 热重分析法的适用范围及影响条件
由于热重分析法具有测量准确、数据处理方便等优点应用在许多研究中，它可以研究晶体性质的变化，比如蒸发、熔化、吸附、升华等物理变化，也可以研究物质的氧化还原、脱水等化学变化过程中的重量变化。（利用热重分析研究煤的氧化反应过程及特征温度_王威）
由于热重分析法的广泛应用，如何获得准确性较高、重复性较好的热重分析曲线成为了大家关注的焦点，研究发现影响热重分析法测量结果的因素主要有以下几点：
- 升温速率：
升温速率过大会使滞后效应比较严重，造成起始与终止温度偏高，使测量结果准确度下降；
- 试样质量：
试样质量的多少影响实验过程中的热传导和挥发性产物的扩散，不适合的试样质量会使热衷曲线产生急剧下降，不再保持平滑的变化，这是我们不希望的实验结果；
- 载气流量和平衡气流量：
选择适合的载气流量和平衡气流量可以得到平稳的测量环境，有助于使测量结果达到预期[16]。
[1] 金红光，王宝群.化学能梯级利用机理探讨[J].工程热物理学报.2004，25（2）：181-184
[2] 冯飞等.化学链燃烧在二氧化碳减排中的应用及其研究进展.2009，23（4）：67-71
[3] Ishida, M， Jin. HG. A Novel Chemical-Looping Combustor without NOx Formation.1996，35（7）：2469-2472
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[5] Ritcher.H，Knoche.K，REVERSIBILITY OF COMBUSTION PROCESSES[J]，ACS Symposium Series，1983，235（1）：71-86
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[11] 高正平等.基于草木灰修饰铁矿石的串行流化床化学链燃烧.热科学与技术.2016，15（5）：397-405
[12] 黄樊等. CeO2/Co3O4氧载体的制备及其甲烷化学链燃烧性能研究.燃料化学学报.2015，43（6）：761-768
[13] 沈来宏，肖军，肖睿等. 基于CaSO4 载氧体的煤化学链燃烧分离CO2 研究[J].中国电机工程学报，2007，2（27）：69-74
[14] 热重分析仪.2013，38：8
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[16] 马骏等.影响热重分析仪测试的几种因素及解决方法探讨[J].实验科学与技术.2013，11（4）：338-340
文献综述（或调研报告）：
- 化学链燃烧（CLC）
- 化学链燃烧原理简述
化学链燃烧是一种高效、清洁、经济的新型燃烧方式，与传统的燃料与空气直接接触的燃烧方式不同，化学链燃烧是将传统的燃烧过程分为两步氧化还原反应，用载氧体作为中间介质进行氧的传递。如图1所示，化学链燃烧系统包括两个反应器：空气反应器（AR）和燃料反应器（FR），载氧体在两个反应器中交替进行氧化-还原反应，以金属氧化物载氧体（）为例，金属氧化物在燃料反应器中与燃料发生还原反应：
对于燃料为CO的化学链燃烧过程：
在空气反应器中，还原态的载氧体与氧气发生氧化反应：
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