氢气因具有热值高、无污染等优点,被认为是最理想的清洁能源之一,而传统制氢方法面临着能源储备和环境保护的双重压力。生物质以其资源丰富、环境友好、可再生等优点成为可替代化石燃料、最具有发展前景的氢源。目前,生物质制氢方法主要为气化制氢、快速裂解—蒸汽重整两步制氢。相对前者而言,后者氢气产率和浓度相对较高,并且在生物质分散地利用相对成熟的快速裂解技术进行制油、在氢气需求集中地进行生物油重整制氢,较符合我国国情。而针对目前生物油重整制氢技术所存在的氢气质量低(产率低、浓度低)、催化剂效率低、不能连续运行等问题,本文提出了连续吸附强化生物油重整制氢新工艺,并开展了相关基础研究。其主要研究结果如下：(1)提出了连续吸附强化生物油重整制氢新工艺,该工艺系统主要由下行移动床式催化重整反应器、流化床式吸附剂再生器两大核心部件以及气固分离器、换热器等相关辅件组成,该工艺在催化重整反应器中将生物油重整制氢反应与CO2吸附反应相互耦合,在提高产气中氢气浓度的同时,可促使重整反应的进行,进而提高氢气产率,而吸附剂在再生器中脱附再生得以循环利用,可实现整个系统连续高效制取富氢产气。(2)采用程序升温技术对三种生物质(玉米芯、花生壳、松球)及其组分热裂解过程进行研究,并对其热解动力学特性进行分析,研究发现：随着升温速率的增加,生物质裂解初温、最大裂解反应速率均向高温移动,但是最大裂解反应速率明显变大；生物质粒度越小,裂解初温越低,裂解反应速率越大；生物质热解主要是其组分中的半纤维素、纤维素热解贡献的,在生物质热解过程中,半纤维素、纤维素、木质素三组分间存在协同作用,但由于不同的生物质的三组分种类及含量不同,导致表现出不同的协同作用；提出并利用Coat-Redern法和Malek法相结合的方法,求得玉米芯、花生壳和松球裂解过程分别遵循R2(收缩核模型(球对称))、A1(随机核化长大(n=1))和A1,利用筛选出的机理模型及计算出的活化能、指前因子建立生物质裂解动力学模型,模型计算值与实验值吻合较好。(3)利用自行搭建的下行移动床反应器进行了生物质快速裂解制油实验,主要考察了生物质种类、粒度、反应温度等对生物油产率的影响,并对生物油热值、成分等进行了分析,研究发现：载气流速影响生物质在裂解反应器中的停留时间,停留时间过短将使得生物油裂解不完全,停留时间过长将使得生物油发生二次裂解,故而存在最适宜的载气流速使获得生物油产率最高,本文确定最佳载气流速为0.35m3/h；随着温度的增加,生物油产率呈先增加后降低的趋势,在500℃时生物油产率最高,主要因为温度过高将导致生物油的二次裂解；原料粒度对三种生物质的裂解产油率影响规律不同,玉米芯的产油率是随粒度的减小而增大的,而花生壳和松球的产油率则表现出相反的趋势；生物质油组分相当复杂,主要组分为酚类、酯类、酮类、醇类、甲氧基等含氧官能团,热值较低。(4)基于最小吉布斯自由能原理,对生物油模型化合物(乙醇、乙酸、丙酮、苯酚)重整反应、吸附强化重整反应的热力学平衡进行了分析,进而验证吸附强化重整制氢工艺的可行性,并对吸附强化重整制氢用CO2吸附剂进行了筛选,研究发现：CO2吸附强化生物油蒸汽重整制氢工艺用C02吸附剂需满足以下条件：a、固态粉末状；b、在C02与水蒸气共存的情况下具有良好的CO2吸附性能；c、吸附CO2后在稍高于重整温度时便可脱附。通过对9种常用金属氧化物类吸附剂进行筛选,得出CaO最符合上述要求。与未添加吸附剂相比,添加CaO后四种模化物的H2产率、H2浓度得到了明显的提升,同时最佳制氢温度向低温移动,最佳制氢温度范围也变宽,在477℃-677℃时H2产率均在93%以上,H2浓度也由未加入吸附剂时的70%左右提高到86%-98%。利用等温恒重技术对三种不同前驱体(分析纯CaO、氢氧化钙、一水醋酸钙)、微米级别的CaO的CO2吸附特性进行研究,研究表明,由醋酸钙煅烧制得的CaO在吸附效率、循环稳定性上均优于另外两种CaO。(5)制备了11种颗粒状负载型镍基催化剂,并筛选出性能最优的催化剂作为吸附强化生物油重整实验所用催化剂,研究发现：在11种催化剂中,Ce-Ni/Co催化剂表现出最优异的催化性能,在其作用下四种模化物的H：产率均在85%以上；对模拟生物油(乙醇、乙酸、丙酮、苯酚等质量混合)重整过程而言,在Ce-Ni/Co催化剂作用下随着反应温度的增加,H2产率、碳选择性逐渐增加,但在700℃后变化不大,此时H2产率和碳选择性分别在84%和94%以上；随着水碳比的增加,H2产率有着明显的提升,但是当S/C比超过9时,由于此时起限制作用的主要是催化剂活性中心数量,使得H2产率趋于平缓;随着液时体积空速的降低,重整反应越发充分,促使H2产率和碳选择性逐渐升高,但当体积空速在0.23h-1以下时变化趋于平缓；在700℃、S/C为9：1、液时体积空速为0.23h-1条件下,在Ce-Ni/Co催化剂作用下H2产率、碳选择性以及产气组分在长时间内无太大波动,表现出了较高的催化稳定性能。(6)利用自行设计搭建的小型连续吸附强化生物油重整制氢实验系统,选用Ce-Ni/Co催化剂、醋酸钙煅烧制得的CaO分别作为实验用催化剂和CO2吸附剂,对模拟生物油和真实生物油吸附强化重整制氢过程进行研究,主要考察了重整温度、水碳比、钙碳比、液时体积空速等因素对制氢效果的影响,以寻求最佳的操作参数,研究发现：对模拟生物油而言,CaO的添加明显降低了产气中CO2的浓度、提升了H：浓度和H：产率；随着温度的增加,H2浓度和H2产率均呈现出与CaO对CO2吸附性能随温度变化的类似规律,即先增加后降低的趋势,并在700℃-750℃时达到最大；随着钙碳比的增加H2浓度逐渐提升,在钙碳比为3：1时达到90%以上,而进一步提高钙碳比时,由于过多的氧化钙堵塞催化剂床层通道或者覆盖催化剂颗粒表面活性位,阻碍了催化重整反应的进行,使得H2产率和浓度出现下降；同样过量的水碳比也不利于吸附强化重整反应的进行,在水碳比为9：1时H2产率和浓度达到最大。对真实生物油而言,其重整、吸附强化重整规律与模拟生物油类似,但是由于其分子结构较模拟生物油复杂,裂解、重整过程相对模拟生物油较难,导致其吸附强化重整最佳温度提高至750℃-800℃,最佳水碳比提高至12：1,最佳液时体积空速降低至0.15h-1,在该条件下H2产率、H2浓度分别在85%和90%以上。