近几十年以来,由于消耗的化石能源具有不可再生性以及由此所带来的环境问题,使越来越多的科研队伍致力于可再生能源的研究。而在所有的可替代能源中,生物质被公认为可以满足全球能源需求的有效替代能源。生物质主要由碳、氢和氧等元素组成且具有很高的能量。生物质化学链气化作为一种较为新颖的气化技术,利用载氧体中晶格氧替代纯氧,具有经济性高、开发利用潜力大等优点,是当前生物质转换利用研究中的一个重点,也是可再生能源技术发展的重要方向。本文选用玉米秸秆为研究对象,从玉米秸秆化学链气化动力学反应机理出发,添加活性金属对铁基复合载氧体进行改性,组合为双金属载氧体,通过热重分析、固定床实验装置和载氧体的微观表征探究出更适于与铁基组合的金属离子,并揭示基于双金属载氧体蒸汽氛围下玉米秸秆化学链气化制备合成气的气化反应特性。首先采用热分析技术对玉米秸秆化学链气化反应进行动力学分析,基于非等温气化的热行为和动力学研究发现气化主要反应分为三阶段(热解阶段200～500℃、气固反应段500～700℃、固固反应段 700～1100℃)。利用 Coats-Redfern(C-R)法计算和 Malek 法筛选30种常用反应机理函数,通过计算分析出最适宜主要反应区域的活化能和可能机理分别为81.62kJ/mol(随机成核反应),117.53kJ/mol(化学反应控制),140.91kJ/mol(三维扩散)。证明可以通过调控载氧体的结构使其更容易形成扩散通道来加快载氧体内部晶格氧与反应物接触,从而提高化学链气化效率。然后针对动力学反应机理分析结果对铁基复合载氧体添加不同种金属(Ni、Cu、K、Mg、Zn),构建双金属载氧体并考察对玉米秸秆化学链气化的影响,结果表明:载氧体(Fe-Ni)与载氧体(Fe-K)与生物质在热重分析仪上展现出较好的活性与较低的剩余物。载氧体(Fe-Ni)在固定床反应器上与其它双金属载氧体来说具有良好的表现,在使用反应物为玉米秸秆、反应条件:温度850℃、水蒸流量0.75mL/min下实现了氢气浓度为46.48%、产气率为1.46L/g、H2/CO为2.21、碳转化率为87.95%。经考察载氧体(Fe-Ni)表面微观结构,发现载氧体(Fe-Ni)表面呈现良好的尖刺状,有利于与反应物之间的晶格氧交换。最后利用双金属载氧体(Fe-Ni)考察了蒸汽氛围下玉米秸秆化学链气化制备合成气的气化特性。基于对气化反应历程平衡分析,并通过固定床实验考察了气化反应器温度、气化水蒸气流量和载氧体与玉米秸秆质量比等因素对制备合成气的影响。结果表明:Fe元素存在反应过程存在多种价态,反应过程中更倾向生成Fe3O4。金属Ni可在一系列氧化还原反应中生成单质Ni。较高的温度(900℃)更有利于合成气生成。在水蒸气流量为1mL/min时合成气展现出较好的品质和碳转化率。在质量比为1:1时和最优条件(反应温度为90℃、水蒸气流量为1 mL/min)下展现出氢气浓度为51.48%、产气率为1.71L/g、H2/CO为2.72、碳转化率为93.61%。