针对化学链燃烧中钙钛矿载氧体的氧化还原反应微观机理，建立了基于第一性原理的多尺度理论模型。在表面尺度，采用密度泛函理论（DFT）和过渡态理论（TST）计算方法，研究钙钛矿CaMn_0.375Ti_0.5Fe_0.125O_3-δ载氧体的氧化和还原反应机理与路径，计算微观反应速率常数；在晶粒尺度，构建了微观速率方程理论，实现了晶粒表面基元反应与晶格氧体相扩散的耦合，桥接了表面微观反应机理与介观晶粒转化特性；在颗粒尺度，考虑颗粒的孔隙和尺寸因素，建立了综合气体内扩散和外扩散的单颗粒动力学模型；在反应器尺度，建立了基于简化K-L模型的流化床反应器模型，描述反应气体相间传质的影响。最终在理论上实现了“表面→晶粒→颗粒→反应器”的跨尺度关联，预测了不同反应温度（750~900 ℃）和不同气氛（5~20 vol% H₂、5~10 vol% CO和5~21 vol% O₂）下钙钛矿载氧体的氧化和还原反应动力学，将模型结果与微型流化床热重（MFB-TGA）实验结果对比，发现多尺度模型能够准确预测钙钛矿在宽反应条件下的氧化和还原反应动力学特性。

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