全球变暖的深入认识和极端气候的频繁发生使CO2减排成为亟需研究和解决的课题。因此，开发低碳技术和推行低碳经济将成为当今的必然选择。近年来，化学链技术因其节能、产气的双重优势而引起广泛关注。然而，如何将化学链技术应用于传统化工过程是实现节能减排和能源清洁高效转化的关键。应用化学链技术并采取分子模拟与动态模拟、理论计算与实验测试的多尺度、多策略的新型融合式研究手段于制氧、制氢、发电、化学品生产过程，有助于降低系统能量损失和提高能源利用率，与国内外同类研究相比具有独特优势，对国家总体经济发展中生态文明建设起到重要支撑作用。
近日，青岛科技大学田文德教授团队报道了关于化学链技术应用的相关进展。利用化学链技术于发电与制气过程在降低系统能量损失、实现CO2低耗捕集、生产高纯度合成气等方面取得突破，并在国际知名学术期刊Energy Conversion and Management（一区，IF=8.208），Journal of Cleaner Production，(一区，IF=7.246)上分别发表了题为“Exergy analysis and dynamic control of chemical looping combustion for power generation system”和“Multi-scale Modeling and Control of Chemical Looping GasificationCoupled Coal Pyrolysis System for Cleaner Production of Synthesis Gas”的文章。
文章分别提出了基于㶲分析的化学链燃烧耦合发电系统全局能量优化策略（如图1）和基于多尺度优化的化学链气化耦合煤热解系统高纯度合成气清洁生产方案（如图2）。模拟结果表明，能量优化以及多尺度优化后的化学链燃烧耦合发电系统和化学链气化耦合煤热解系统分别节省了28.54 %的换热面积和制备了74.82 %纯度的合成气。该进展的相关文章均以青岛科技大学为第一单位，化工学院田文德教授为论文的通讯作者，博士研究生崔哲、硕士研究生范晨阳分别为论文的第一作者。
图1.化学链燃烧耦合发电系统全局能量优化策略
图2.化学链气化耦合煤热解系统高纯度合成气清洁生产方案
该工作得到了国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室开放基金等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113728
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126903
