生物质气化是利用可再生碳资源制备富氢合成气的重要热化学途径，但气化过程中产生的焦油易造成下游设备堵塞、运行不稳定和产品气品质下降。镍（Ni）基催化剂因兼具较高的焦油裂解、蒸汽重整和水煤气变换活性以及较低成本，被广泛用于生物质气化挥发分的催化改质。然而，在长期运行过程中，Ni颗粒烧结和积碳会导致活性位点及孔道可及性下降，且水蒸气对不同载体Ni催化剂失活行为的调控机制仍缺乏系统认识。

近期，新疆理化所科研人员以Ni/Al₂O₃和Ni/Beta为模型催化剂，在两段式外置催化生物质气化体系中系统研究了水蒸气对产气、残余焦油组成及催化剂循环失活的影响。结果表明，提高水蒸气/生物质比（S/B）可显著促进H₂生成、碳转化和可冷凝有机焦油去除，其中S/B=6在研究范围内表现出较为均衡的综合性能。GC-MS分析显示，酚类及轻质含氧组分优先转化，而难反应的多环芳烃在残余可冷凝焦油中的相对比例升高，主要反映其优先残留，而非PAHs的净生成。

循环实验进一步揭示了明显的载体依赖失活行为。在S/B=6条件下，Ni/Al₂O₃和Ni/Beta的初始H₂产率分别为16.73和21.67 mmol·g⁻¹biomass，10次循环后分别保持为8.89和8.69 mmol·g⁻¹biomass；无水蒸气条件下，10次循环后的H₂产率则分别降至2.62和3.48 mmol·g⁻¹biomass。尽管同一催化剂在有、无水蒸气条件下循环10次后的TEM平均Ni粒径几乎相同，H₂脉冲化学吸附结果显示，水蒸气条件下Ni/Al₂O₃和Ni/Beta的H₂吸附量分别为相应无水条件的约4.3倍和2.8倍。结合TG-DTG、Raman、XPS、N₂物理吸附和电子显微镜结果表明，水蒸气提高耐久性的关键作用并非显著抑制Ni颗粒长大，而是减轻积碳相关的活性位覆盖和孔道堵塞，从而更好地保留H₂可接近的金属Ni位点及传质通道。Ni/Beta虽然总积碳量较低，却因受限孔结构更易发生局部可及性损失而失活更快；相比之下，Ni/Al₂O₃凭借更强的Ni-载体相互作用和更开放的介孔结构，在持续蒸汽辅助重整中表现出更优的活性-耐久性平衡。

相关成果Support-dependent deactivation of Ni catalysts in steam reforming of biomass gasification volatiles发表于期刊Biomass and Bioenergy。中国科学院新疆理化技术研究所能源化工研究中心博士研究生霍瑞强为第一作者，朱慧研究员、殷娇研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了新疆维吾尔自治区重点研发项目、天山英才培养计划、中国科学院青年创新促进会及新疆维吾尔自治区天池英才计划等项目的资助。

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水蒸气对Ni/Al₂O₃和Ni/Beta催化剂循环失活行为的载体依赖调控机制示意图