化学链燃烧（Chemical Looping Combustion，简称CLC）基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧剂（OC）的作用分解为2个气固反应，燃料与空气无需接触，由载氧剂将空气中的氧传递到燃料中。

如概述图所示，CLC系统由氧化反应器、还原反应器和载氧剂组成。其中载氧剂由金属氧化物与载体组成，金属氧化物是真正参与反应传递氧的物质，而载体是用来承载金属氧化物并提高化学反应特性的物质。

金属氧化物（MeO）首先在还原反应器内进行还原反应，燃料（还原性气体，如CH4 、H2 等）与MeO中的氧反应生成CO2 和H2O，MeO还原成金属（Me），见反应式（1）；然后，Me送至氧化反应器，被空气中的氧气氧化，见反应式（2） 。这两个反应的总反应与传统燃烧方式相同，见反应式（3）。

还原反应和氧化反应的反应热总和等于总反应放出的燃烧热HC,也即传统燃烧中放出的热量。

化学链燃烧的研究主要分为3个发展阶段：最初的载氧剂的选择、测试与开发；第二阶段是化学链燃烧的小型固定床或流化床试验；第三个阶段，即化学链燃烧反应器系统中试验验证及系统分析。

化学链燃烧技术主要由载氧体、燃料反应器和空气反应器组成。载氧体作为氧载体，在两个反应器中循环，实现氧的转移。因此，氧载体的性能对化学链燃烧技术的应用非常关键。

对化学链燃烧反应器的研究已从最初的TGA，而后采用固定床、小型流化床，进展到串行流化床中试试验。Lyngfelt 等人在世界上首次对化学链燃烧概念采用串行流化床反应器进行了中试验证。