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如何实现“碳中和”是我国当前最受关注的问题之一，研发清洁高效安全的碳减排技术是“碳中和”研究领域的热点。针对我国碳中和技术的现状，围绕能源的高效清洁低碳利用的基础理论和关键技术，开展了富有特色的研发工作。尤其是在CO2捕集技术、化学链重整制氢技术、富氧燃烧技术的相关共性基础研究及工程示范方面，取得了多项创新性的成果，为促进相关领域的发展做出了一定的贡献。以主要参与者获湖北省自然科学一等奖一项，以第一作者或通讯作者发表高水平论文40余篇(其中SCI源期刊论文30余篇，论文入选热点论文1次、高被引论文3次)，授权国家发明专利9项。
1、高温钙基固体吸附剂的CO2捕集基础研究。高温钙基吸附剂CO2捕集技术得到了中国、美国、欧盟等国际主流机构的大量研发投入，该技术能应用于燃烧后CO2捕集、太阳能储热发电等低碳领域。在该方面深入开展了钙基吸附剂的改性以及CO2捕集特性的基础研究，提出了利用碱金属盐蒸气低温热活化固定钙基吸附剂孔隙结构的新方法。研究内容具体包括采用不同种类的钙基粉末的碳酸化、硫酸化反应特性研究，从晶体结构、孔隙结构、表面反应机理等方面对钙基吸收剂的循环反应性能及其变化进行了较为深入的研究和探讨，尤其是从吸收剂晶粒大小变化以及碳酸化物-氧化物相互作用的角度对吸收剂循环反应活性衰减给予了合理的解释，提出通过添加新物相、利用多种组分的相互作用来改善吸收剂循环反应活性的新思路；通过浸渍法使掺杂物较均匀地分布在载体的孔隙中，研究碱金属盐拓孔剂对促进钙基吸收剂大孔形成的影响，获取不同掺杂物对孔隙结构的影响机制。相关论文于被入选为热点论文、高被引论文。
2、化学链重整制氢基础研究。氢能被认为是最清洁的低碳能源之一，随着新能源技术的发展，大规模的氢能需求也必将刺激制氢技术的发展。基于化学链技术的相关原理，提出了利用复合钙钛矿的化学链氧解耦能力，增强煤气化重整制合成气，以及甲烷和乙醇重整制氢的工艺。研究内容包括设计能适用于气体燃料的重整及煤气化的高活性复合钙钛矿型载氧体，从微纳孔隙演变、组分间相互作用和混合、颗粒表界面层面等微观角度解释复合载体颗粒的多组分混合、晶格结构变化、活性原子取向、孔隙结构变化等，为复合载体的定向设计和功能制备提供原理支撑。进一步探索了新型复合钙钛矿载氧体的催化作用，及表面缺陷对气相组分的吸附作用机制，研究了温度、压力、氢碳比、水蒸气含量等因素对化学链重整的影响规律，探讨了活性组分、载体、助催化剂等多种组分间的相互作用以及对氢气产率的影响。“化学链碳捕集的多尺度机理和过程定向调控”获得湖北省自然科学一等奖。
3、富氧燃烧碳排放特性及35MWth级工业示范。富氧燃烧作为革新性的燃烧方式和CO2捕集技术，如何降低高CO2浓度下的燃烧污染物排放，是该技术面临的关键难点。研究了实验室规模、3MWth、35MWth富氧燃烧条件下，SOx和NOx等常规污染物的排放特性，以及Hg和CO2等非常规污染物的排放特性，进行了尾气静电除尘和湿法脱硫等烟气净化装置对污染物的控制特性、燃烧和传热特性试验研究。此外，基于气体辐射特性计算模型发展和完善了富氧燃烧方式下的锅炉热力计算方法，对 35MWth 富氧燃烧锅炉的炉型、水冷壁、受热面布置、再热方式等进行了设计与热力计算；负责了35MWth 富氧燃烧锅炉岛、制氧和脱硫系统的改造优化。作为国家重点研发计划子课题“35MWth富氧分级燃烧排放特性”的负责人，完成了35MWth富氧燃烧锅炉的72小时连续运行工业示范，系统的CO2排放浓度最高达到82%，为国内外同等级装置的最高水平，为富氧燃烧锅炉的设计和运行提供了关键工业示范数据。