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Reversible Exsolution of Dopant Improves the Performance of Ca2Fe2O5 for Chemical Looping Hydrogen Production
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-04-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.8b16732 Davood Hosseini 1 , Felix Donat 1 , Paula M. Abdala 1 , Sung Min Kim 1 , Agnieszka M. Kierzkowska 1 , Christoph R. Müller 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-04-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.8b16732 Davood Hosseini 1 , Felix Donat 1 , Paula M. Abdala 1 , Sung Min Kim 1 , Agnieszka M. Kierzkowska 1 , Christoph R. Müller 1
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Hydrogen (H2) is a clean energy carrier and a major industrial feedstock, e.g., to produce ammonia and methanol. High-purity H2 can be produced efficiently from methane (CH4) using chemical looping-based approaches. In this work, we report on the development of a calcium-iron-based oxygen carrier (Ca2Fe2O5) doped with Ni or Cu and investigate its redox performance for H2 production when CH4 is used as the fuel. The experimental results suggest that the rapid formation of metallic Ni or Cu through exsolution promotes the reducibility of Ca2Fe2O5 with CH4. It was found that the reversible exsolution of Ni or Cu nanoparticles and their reincorporation in the Ca2Fe2O5 structure is key to avoid particle sintering and deactivation. Having the potential of converting a larger fraction of steam to H2 than pure iron oxide in addition to its higher reactivity with CH4, the doped calcium-iron-based oxygen carrier is a promising material for chemical looping H2 production.
中文翻译：
掺杂物的可逆溶解提高了Ca 2 Fe 2 O 5的化学环产氢气的性能
氢（H 2）是一种清洁的能源载体，也是一种主要的工业原料，例如用于生产氨和甲醇。使用基于化学环的方法可以从甲烷（CH 4）高效地生产高纯度H 2。在这项工作中，我们报告了掺杂有Ni或Cu的钙铁基氧载体（Ca 2 Fe 2 O 5）的开发，并研究了当CH 4用作燃料时其在H 2生产中的氧化还原性能。实验结果表明，通过析出快速形成金属Ni或Cu促进了Ca 2 Fe 2 O 5与CH的还原性。4。已经发现，Ni或Cu纳米颗粒的可逆排泄以及将其重新掺入Ca 2 Fe 2 O 5结构中是避免颗粒烧结和失活的关键。除了其与CH 4的更高的反应性外，与纯氧化铁相比，它还具有将更多蒸汽转化为H 2的潜力，因此，掺杂钙铁基氧载体是用于化学循环H 2生产的有前途的材料。
更新日期：2019-04-30
中文翻译：
掺杂物的可逆溶解提高了Ca 2 Fe 2 O 5的化学环产氢气的性能
氢（H 2）是一种清洁的能源载体，也是一种主要的工业原料，例如用于生产氨和甲醇。使用基于化学环的方法可以从甲烷（CH 4）高效地生产高纯度H 2。在这项工作中，我们报告了掺杂有Ni或Cu的钙铁基氧载体（Ca 2 Fe 2 O 5）的开发，并研究了当CH 4用作燃料时其在H 2生产中的氧化还原性能。实验结果表明，通过析出快速形成金属Ni或Cu促进了Ca 2 Fe 2 O 5与CH的还原性。4。已经发现，Ni或Cu纳米颗粒的可逆排泄以及将其重新掺入Ca 2 Fe 2 O 5结构中是避免颗粒烧结和失活的关键。除了其与CH 4的更高的反应性外，与纯氧化铁相比，它还具有将更多蒸汽转化为H 2的潜力，因此，掺杂钙铁基氧载体是用于化学循环H 2生产的有前途的材料。
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