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随着经济和社会的发展,能源和环境问题已成为全球关注的焦点。化石燃料作为不可再生能源,资源量日益减少,因此开发可再生、可循环使用的新能源迫在眉睫。在紧张的能源形势中,可再生能源仍然保持增长态势,其中生物质能具有广阔前景。与化石能源相比,生物质能是一种CO2近零排放的可再生能源。由生物质热解气化制备合成气是一项非常有前景的新能源技术,传统生物质气化技术气化成本较高,有学者在化学链燃烧的基础上提出了化学链气化(chemical looping gasification,CLG)技术。在化学链气化技术中,生物质/铁基载氧体化学链气化技术由于铁基载氧体的成本低而具有广泛研究前景,但铁基载氧体本身反应活性较低,需要通过改性提高载氧体的反应活性。本文首先基于吉布斯自由能最小化法对常压下影响松木/铁基载氧体化学链气化进行热力学计算,寻求优化反应条件,以为实验条件的设定提供依据。同时,通过溶胶-凝胶法和混合法制备铁基载氧体,并添加碱金属钾基改进载氧体反应活性。在此基础上,采用热重方法,研究了不同方法制备的铁基载氧体、碱金属K2CO3加入量对松木化学链气化的影响。为进一步研究气化特性,论文还有用固定床气化实验系统,深入研究了不同因素对松木化学链气化的影响。最后还采用XRD和SEM技术对反应前后的载氧体进行微观表征分析。研究结果表明:①在850°C~900°C的反应温度区间,当Fe2O3/C摩尔比为1.2时,加入水蒸气作为气化剂,松木/化学链气化具有最佳气化效果。随着反应温度的增加,气体产物中CO含量增加,CO2含量相对降低;随着反应温度的提高,气化效率增加,由于受铁基载氧体物理性能的限制,超过950°C的气化温度会造成载氧体烧结。在Fe2O3量处于气化转折点以下时,随着载氧体Fe2O3量的增加,碳转化率和合成气量增加;当Fe2O3量超过气化转折点后,气化转变为燃烧,CO转化为CO2,不利于生物质气化。随着H2O/C摩尔比的增加,H2生成量逐渐增加,从气化效果和反应平衡考虑,H2O/C摩尔比可以取1.0~1.4。②通过溶胶-凝胶法制备的铁基载氧体Fe Al3K10在实验中表现出了最佳反应特性。与混合法制备的H-Fe7Al3载氧体相比,通过溶胶-凝胶法制备的Fe7Al3载氧体反应特性有一定提高。这与载氧体Fe7Al3的SEM微观表征分析结果一致,通过溶胶-凝胶法制备的铁基载氧体Fe7Al3表面结构更有规律和空隙性。载氧体中添加碱金属钾基后,载氧体和松木混合物最大失重量变大;载氧体Fe7Al3K5和Fe Al3K10在氧化段氧吸收量大大提高,其反应活性提升明显。③在900°C时,载氧体Fe7Al3K10/松木化学链气化具有良好气化特性,添加水蒸气后,大大提升产气品质。在三个不同反应温度(850°C、900°C和950°C)下,气体组分百分比有一定变化;在900°C时,产气热值和碳转化率最高;载氧体的存在明显促进了生物质的气化,与混合法制备的铁基载氧体H-Fe7Al3相比,通过溶胶-凝胶法制备的铁基载氧体Fe7Al3/松木化学链气化具有更高的气化效率;碳酸钾催化剂的加入明显促进了松木化学链气化,产气热值和碳转化率大大提高。载氧体Fe7Al3/松木质量比为0、3和5时,在比值为5时碳转化率和产气热值最高。水蒸气加入后,H2浓度明显增加,产气热值和碳转化率也大大提高。XRD图谱分析中,反应前后的铁基载氧体Fe7Al3K5样品衍射峰出现的位置基本一致,说明还原后的载氧体被完全氧化。