化学链制氢（CLHG）技术是一种兼具二氧化碳内分离的一种新型制取高纯氢技术,氧载体是目前CLHG研究工作的重点。铁基氧载体由于其高携氧能力以及显著的成本效益,在化学链系统中备受关注。然而,纯Fe2O3用于化学链过程时,由于烧结反应活性迅速下降,稳定性能差。将其负载到惰性载体上,能一定程度上提高其循环稳定性,但必然降低有效活性组分Fe的含量,进而降低其载氧量。此外高温下铁基氧载体易与惰性载体发生相分离,导致Fe的担载量通常不高于42 wt%。六铝酸盐具有优异的高温稳定性、抗烧结和抗热冲击能力,通过晶格可镶嵌性将Fe引嵌入六铝酸盐中,克服因铁含量高而导致的稳定性减弱,同时结合H2-TPR、XRD等对氧载体进行表征,建立性能与结构的有效关联。首先采用正交试验设计的方法,考察制备方法、煅烧温度、反应温度及反应时间4个因素对高铁含量六铝酸盐氧载体BaFe12O19在CLHG过程中的影响,探究氧载体结构与反应性能的关系。结果显示:1、四个因素的影响大小:反应温度>煅烧温度>制备方法>还原时间。2、优化的结果为:反应温度为900℃,煅烧温度为900℃,制备方法为共沉淀法,还原时间为20 min。其次以BaFe12O19基础,引入微量的四价离子(Ce4+、Sn4+)和二价离子(Co2+、Ni2+),制备BaFe11.4M0.6O19（M=Ce、Sn、Co、Ni）氧载体。发现掺杂异价金属离子后,氧载体的甲烷反应性能有不同程度提升,铈掺杂的氧载体表现出最佳的甲烷反应性能和制氢性能。进一步考察铈负载量,发现铈的负载量增加有助于其性能的提升。最后基于Gibbs自由能最小化原理,采用Aspen Plus软件对CLHG系统进行热力学模拟。建立了以BaFe12O19为氧载体、甲烷为燃料的化学链制氢系统。通过灵敏度分析工具考察燃料反应器、蒸汽反应器及空气反应器内的进料比,温度和压力对工艺性能的影响,并对系统的换热网络进行能量分析。在燃料、蒸汽和空气反应器中优选的进料比依次为3.8、1.1和1.2,优选温度依次为900、500和500℃,优选压力为1 atm。在这些条件下,可以获得100%的甲烷转化率,92.4%的二氧化碳选择性,29.5%的水蒸汽转化率和高纯度的氢气（100%）。此外,碳捕捉率、能量效率和（?）效率分别可高达85.3%,91.3%和77.2%。