1）论述了钙基材料捕集CO₂强化煤水蒸气气化制氢机理和系统，综述了近年来钙基材料捕集CO₂强化煤气化制氢的国内外研究进展和潜在挑战。

2）对未来可能的研究方向进行展望，认为通过添加剂的筛选能够提高钙基材料的反应性能、采用解耦气化和煤/生物质共气化的技术能够实现更高的制氢性能和气化转化率，同时研究煤中微量元素的迁移以及与其他可再生能源系统的耦合对于该技术的发展具有重要意义。

研究背景

煤炭资源作为我国在未来较长时间内的主要能源，但传统燃烧方式会造成严重的大气污染，加剧全球温室效应和气候变暖。为响应“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和”的战略目标，煤炭在清洁利用的同时需降低碳的排放。

煤水蒸气气化是煤炭清洁高效转化的核心。常规煤水蒸气气化受到反应热力学平衡限制，难以获得高浓度H₂合成气，钙基材料强化煤气化制氢技术能捕集CO₂的同时获得高浓度H₂，具有良好工业化应用前景，并且有助于双碳目标的实现。

研究内容

论述了钙基材料强化煤气化制氢技术的系统流程、反应特性和活性降低机理，综述了近年来钙基材料捕集CO₂强化煤气化制氢技术的国内外研究进展，介绍了基于热力学模拟的系统能量和经济学计算，重点讨论系统流程优化、钙基材料功能化设计和煤气化中污染物脱除，并对未来可能的研究方向进行展望。

研究结论

1）钙基材料具有储量丰富、成本低廉等优势，但抗烧结性能和催化制氢性能较差。对钙基材料进行惰性负载和催化剂修饰能增强煤气化/煅烧循环中的制氢性能，然而目前难以通过引入添加剂同时提高系统的CO₂捕集、焦油裂解、挥发分重整、煤焦气化等反应性能，且过量添加剂会导致活性CaO质量分数降低，不利于获得较高的效率。

2）钙基材料能有效实现煤中S元素的脱除和固定，对N元素转化也有一定脱除作用。但CaO对煤中Na、Mg等碱金属或碱土金属元素和As、Hg等微量元素的迁移转化路径尚不明确，因此系统中难以实现上述有害元素的有效控制。

3）钙剂材料抗烧结催化剂难以寻找，可通过DFT计算大通量筛选可同时提高钙基材料CO₂捕集、焦油裂解、挥发分重整、煤焦气化性能的催化剂类型，从而增强煤气化制氢性能的同时保证良好的CO₂捕集性能。

4）煤炭作为一次能源不仅储量有限，而且大量使用会造成环境污染。生物质是一种碳中性的可再生能源，采用煤/生物质共气化可降低对煤炭的依赖性，且生物质引入大量挥发分，可有效提高煤焦油的裂解、气化反应速率、合成气热值。