氢是一种有前景的低碳能源载体，但目前大多数工业生产路线仍然依赖于化石资源，并伴随大量的CO2排放[[1], [2], [3]]。生物质气化提供了一种替代方案，因为生物质是可再生的、地理分布广泛且具有潜在的碳中和能力[[4], [5], [6], [7], [8], [9]]。然而，在实际应用中，传统生物质气化过程往往存在氢气产量低、焦油生成严重以及产物气体成分需要进一步处理的问题。
为了解决这些问题，吸附增强生物质气化（SEBG）技术将生物质蒸汽气化/重整与通过CaO实现的原位CO2捕获相结合。通过降低CO2的分压，CaO使水煤气变换和重整反应倾向于生成H2，同时有助于焦油的分解[[10], [11], [12]]。 Recent研究表明，SEBG的性能受到气化温度、蒸汽与生物质的质量比（S/B）、Ca/C比、反应器配置、蒸汽流量和再生条件的影响。Wang和Li [13]强调了操作条件和试验规模开发对于产生富氢气体并实现原位CO2捕获的重要性，而Zou等人[14]指出温度、CaO/C比和蒸汽流量共同影响基于废物碳化物-矿渣的CaO吸附剂的氢气生成性能。因此，应从氢气产量、产物气体分布、CaO辅助的CO2捕获贡献以及重复运行过程中的性能保持等方面来评价SEBG的性能。然而，重复的气化-再生过程可能导致CaO烧结、孔隙塌陷和破碎，从而减弱孔隙的可及性和气体-固体接触。因此，通常会对基于CaO的材料进行改性以改善气化性能和在重复运行过程中的氢气产量保持率[[15], [16], [17], [18]]。
对于基于CaO的材料，由于铈（Ce）具有可逆的氧化还原化学性质和氧气-空位特征[19]，可以作为协同改性剂。CeO2还可以减轻碳酸化-煅烧循环中的CaO烧结现象。在钙循环条件下，CeO2通过缓解传质限制和结构约束来提高CO2的捕获效率[20]。此外，Ce3+/Ce4+的氧化还原对和氧气储存-释放能力有助于促进氧气交换和界面反应，从而有助于减轻碳沉积和结构恶化[21]。
Wang等人[22]制备了经CeO2改性的CaO吸附剂，并对其CO2捕获性能进行了评估，发现其与原始CaO相比有显著提升。这种提升主要归因于CeO2引入的独特壳状连接结构，该结构有利于优化反应和传输界面。此外，均匀分散的CeO2纳米颗粒有效抑制了CaO晶粒的粗化和烧结，使得CO2捕获性能在超过18个循环后仍保持稳定。考虑到Ce的高塔曼温度（1064?°C），CeO2还可以作为基于Ca的吸附剂中的热稳定结构支撑。Li等人[20]研究了在钙循环条件下经CeO2改性的CaO颗粒，发现蒸汽水合能使碳酸化转化率提高55.4％，而未经水合处理的CaO颗粒仅有轻微变化，这表明CeO2的添加在提高碳酸化活性方面起到了关键作用。Phanthasri等人[23]研究了混合Ce-Ca双金属氧化物，发现O’位点形成了富电子的氧物种，这种局部激活增强了这些位点的活性，使CeCa（200）相成为CO2捕获的主要活性相。
在基于CaO的吸附剂-催化剂材料中，CaO提供原位CO2捕获功能。CeO2的主要作用是改善CaO的结构稳定性，而额外的金属促进剂可以调节催化活性、气体转化行为以及在重复运行过程中的性能保持。在这些促进剂中，Ni被认为能有效促进焦油分解和重整反应。Fe可以参与可逆的氧气转移，常用于化学循环气化和重整过程中作为氧气载体[24]。Al通常作为结构稳定剂，以抑制烧结并改善在高温度重复运行过程中的结构稳定性[25]。其他过渡金属如Co、Cu和Cr可以改变金属物种与基于CaO的基体之间的相互作用，从而影响气体转化行为、焦油转化率和性能损失抵抗力[26]。因此，在Ce改性的CaO中引入第二种促进剂可以平衡氢气产量的提高和在重复SEBG运行过程中的氢气产量保持。
尽管基于CaO的材料改性（包括Ce改性）和金属促进的生物质气化已被广泛研究，但尚不清楚第二种促进剂如何在固定的Ce改性CaO框架下，在相同的SEBG条件下调节氢气生成和性能保持。以往的研究主要集中在钙循环条件下的CaO基CO2捕获或特定金属促进催化剂上的气化，难以直接比较不同促进剂的效果。特别是，目前尚未明确促进剂是主要提高峰值氢气产量、改变产物气体组成，还是在重复气化-再生循环过程中保持氢气产量。在这项工作中，首先优化了S/B比和气化温度以建立基准条件，然后选择了Ca90Ce10作为基础框架。接着研究了Ni作为代表性的催化促进剂的效果，随后在相同的SEBG条件下比较了Al、Fe、Cu、Co和Cr的作用。本研究旨在阐明第二种促进剂对氢气产量和氢气产量保持率的不同影响，并为选择Ce改性CaO基材料中的促进剂提供指导。
