【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于化学链制氢的三元铁基载氧体及其制备方法和应用，尤其涉及一种用于化学链制氢的fe2o3/zro2/lafeo3三元铁基载氧体及其制备方法和应用，属于化学链制氢领域。
技术介绍
1、氢能是一种能量密度大、热值高、碳排放低的高效储能载体，可广泛应用于燃料电池、发电等领域。化学链制氢技术是一种新型的氢能制备技术，其优势在于制备高纯度氢气的同时可实现co2的内在分离和捕集。化学链制氢系统由燃料反应器、蒸汽反应器和空气反应器三个串联的反应器组成。金属氧化物在燃料反应器中被燃料还原生成低价态金属氧化物，同时燃料完全转化为co2和h2o；低价态金属氧化物在水蒸气反应器中被部分氧化并产生h2；最后，部分氧化的金属氧化物在空气反应器中被完全氧化再生。其中，水蒸气反应器出口的气体产物经冷凝即可得到高纯度h2。
2、开发高性能的载氧体是化学链制氢技术能够大规模应用的主要挑战。国内外学者对fe2o3、wo3和ceo2等金属氧化物载氧体进行了探究，发现fe2o3具有成本低、载氧能力强且环境友好等显著优势，具有良好的工业应用前景。由于单一的氧化铁会因烧结而快速失去氧化还原活性，通常将氧化铁负载在耐高温的载体上以增强其循环稳定性。常用载体有al2o3、mgal2o4、tio2、sio2、ysz和zro2，研究表明zro2负载的氧化铁具有较高的孔隙率和抗烧结性。然而，由于fe3o4→fe/feo的反应活性远低于fe2o3→fe3o4，故前者是化学链制氢过程的限制步骤，有必要进一步提高氧化铁的深度还原反应活性。此外，fe2o3/z
3、提高载氧体晶格氧传导率可以促进其氧化还原反应活性，此外，高氧离子传导率还可以增强抗积碳能力并抑制fe离子在颗粒中由内向外的迁移，从而提高h2纯度和循环稳定性。lafeo3是一种经典的abo3型钙钛矿，具有较高的储释氧能力、反应活性和结构稳定性，可增强循环过程的深度氧化还原反应活性和循环稳定性。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的第一目的是针对化学链制氢过程中铁基载氧体存在的深度还原活性低、循环稳定性差、抗积炭能力弱等问题，提供了一种三元铁基载氧体；本专利技术的第二目的是提供一种该三元铁基载氧体的制备方法；本专利技术的第三目的是提供该三元铁基载氧体在化学链制氢反应中的应用，利用惰性载体zro2的抗烧结能力和lafeo3钙钛矿的高氧离子传导能力，提高化学链制氢中铁基载氧体的氧化还原反应活性、循环稳定性、抗烧结和抗积炭能力，以克服铁基载氧体的固有缺陷。
2、技术方案：本专利技术所述一种三元铁基载氧体，所述三元铁基载氧体以惰性载体zro2和钙钛矿lafeo3为复合载体，按质量百分比包括60％fe2o3、10～30％zro2和30～10％lafeo3，所述三元铁基载氧体中fe2o3、zro2和lafeo3均匀分布。
3、进一步地，所述三元铁基载氧体按质量百分比包括60％fe2o3、10％zro2和30％lafeo3。
4、本专利技术所述三元铁基载氧体的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)分别将水溶性铁盐、水溶性锆盐和水溶性镧盐溶于去离子水中，搅拌，制得混合溶液，将混合溶液加热，滴加氨水溶液调节ph值使金属离子完全沉淀，得到金属离子沉淀物；
6、(2)将金属离子沉淀物在室温下老化，过滤，得到饼状沉淀物；
7、(3)将饼状沉淀物干燥，分解，煅烧，得到载氧体；
8、(4)将煅烧后的载氧体研磨，筛分，得到三元铁基载氧体颗粒。
9、进一步地，步骤(1)中，所述水溶性铁盐为硝酸铁、硫酸铁或醋酸铁，所述水溶性锆盐为硝酸锆、硫酸锆或醋酸锆，所述水溶性镧盐为硝酸镧、硫酸镧或醋酸镧。
10、进一步地，步骤(1)中，所述加热的温度为40～70℃。
11、进一步地，步骤(1)中，所述氨水溶液的浓度为25％～28％。
12、进一步地，步骤(1)中，调节ph为9.0以上使溶液中三种金属离子完全沉淀。
13、进一步地，步骤(2)中，所述老化的时间为2～24h。
14、进一步地，步骤(3)中，所述干燥的温度100℃以上，干燥的时间为12h以上。
15、进一步地，步骤(3)中，所述分解的温度为350～400℃，分解的时间为1h以上。
16、进一步地，步骤(3)中，所述煅烧的温度为900℃以上，煅烧的时间为2h以上。
17、进一步地，步骤(4)中，所述三元铁基载氧体颗粒的粒径为150～350μm。
18、本专利技术还包括所述三元铁基载氧体在化学链制氢反应中的应用。
19、进一步地，所述化学链制氢反应的温度为800～950℃。
20、本专利技术所述化学链制氢反应中，在载氧体还原阶段，所述三元铁基载氧体与含碳气体燃料反应，含碳气体燃料被完全氧化，同时三元铁基载氧体被深度还原；在蒸汽氧化阶段，被还原后的三元铁基载氧体与水蒸气反应生成高纯度h2，同时三元铁基载氧体被部分氧化；在空气氧化阶段，被部分氧化的三元铁基载氧体与空气反应，实现三元铁基载氧体的循环再生。载氧体氧化还原循环过程中，部分lafeo3与zro2反应生成高熔点烧绿石la2zr2o7，虽然会引起铁基载氧体中lafeo3含量的下降，但la2zr2o7具有高熔点(2280℃)、耐烧结及相稳定等特点，有利于提高三元铁基载氧体的抗烧结能力和循环稳定性。钙钛矿lafeo3的高氧空位浓度可通过提高氧离子传导率，增强三元铁基载氧体的氧化还原反应活性和循环稳定性。
21、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：
22、(1)本专利技术所述三元铁基载氧体的制备方法简单、合成过程中不会出现其他杂质相、合成周期短。
23、(2)本专利技术所述的三元铁基载氧体可承受800～950℃高温，具有反应活性高、循环稳定性好、抗积炭和抗烧结能力强等特点。
24、(3)本专利技术载氧体氧化还原循环过程中，部分lafeo3与zro2反应生成高熔点烧绿石la2zr2o7，有利于提高三元铁基载氧体的抗烧结能力和循环稳定性。
25、(4)本专利技术所述三元铁基载氧体用于化学链制氢反应，其产氢效率高，氢气纯度高达99.5％以上，相比于zro2负载的二元铁基载氧体和lafeo3负载的二元铁基载氧体氢气产率分别提高了44.8％和21.7％。
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1.一种三元铁基载氧体，其特征在于，所述三元铁基载氧体以惰性载体ZrO2和钙钛矿LaFeO3为复合载体，按质量百分比包括60％Fe2O3、10～30％ZrO2和30～10％LaFeO3，所述三元铁基载氧体中Fe2O3、ZrO2和LaFeO3均匀分布。
2.根据权利要求1所述的三元铁基氧体，其特征在于，所述三元铁基载氧体按质量百分比包括60％Fe2O3、10％ZrO2和30％LaFeO3。
3.权利要求1或2所述三元铁基载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水溶性铁盐为硝酸铁、硫酸铁或醋酸铁，所述水溶性锆盐为硝酸锆、硫酸锆或醋酸锆，水溶性镧盐为硝酸镧、硫酸镧或醋酸镧。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热的温度为40～70℃，所述氨水溶液的浓度为25％～28％，调节PH为9.0以上使溶液中三种金属离子完全沉淀。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述老化的时间为2～24h。
7.根据
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4中，所述三元铁基载氧体颗粒的粒径为150～350μm。
9.权利要求1或2所述三元铁基载氧体在化学链制氢反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述化学链制氢反应的温度为800～950℃。
...【技术特征摘要】
1.一种三元铁基载氧体，其特征在于，所述三元铁基载氧体以惰性载体zro2和钙钛矿lafeo3为复合载体，按质量百分比包括60％fe2o3、10～30％zro2和30～10％lafeo3，所述三元铁基载氧体中fe2o3、zro2和lafeo3均匀分布。
2.根据权利要求1所述的三元铁基氧体，其特征在于，所述三元铁基载氧体按质量百分比包括60％fe2o3、10％zro2和30％lafeo3。
3.权利要求1或2所述三元铁基载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水溶性铁盐为硝酸铁、硫酸铁或醋酸铁，所述水溶性锆盐为硝酸锆、硫酸锆或醋酸锆，水溶性镧盐为硝酸镧、硫酸镧或醋酸镧。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，...
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