【摘 要】
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生物质资源的高质利用对促进能源供给侧的结构改革具有重要意义,利用热解技术可以将生物质转化为高品质的气体、液体燃料以及高附加值的碳材料。熔融盐热解技术在近年来受到关注,熔融盐作为热解反应介质能够强化传热并催化热解反应。熔融盐中热电协同热解可以实现热解产物的进一步提质。先前热电协同热解的研究主要探讨了施加不同大小电流对热解气、液产物的提质作用,对于电势这一因素的作用以及热解固体产物特性缺乏研究。因此,
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生物质资源的高质利用对促进能源供给侧的结构改革具有重要意义,利用热解技术可以将生物质转化为高品质的气体、液体燃料以及高附加值的碳材料。熔融盐热解技术在近年来受到关注,熔融盐作为热解反应介质能够强化传热并催化热解反应。熔融盐中热电协同热解可以实现热解产物的进一步提质。先前热电协同热解的研究主要探讨了施加不同大小电流对热解气、液产物的提质作用,对于电势这一因素的作用以及热解固体产物特性缺乏研究。因此,本文将对生物质在熔融盐中的热电协同热解做进一步的探讨,主要研究工作如下:首先,搭建了热电协同热解的实验装置,以金属镍作为电极材料,以熔融碳酸盐作为热电介质,以棉秆作为反应原料。通过对熔融盐热解体系的循环伏安扫描表明了在常规热解温度下电催化氧化的可行性。根据不同的热解温度下(450、550和650°C)对热解体系施加恒定电势获得的电流响应曲线,发现在550°C热解温度下,热催化与电催化有较好的协同作用。其次,探究了不同温度下棉秆热电协同热解体系施加恒定电势(0 V、0.5 V、1V、1.5 V和2 V)时的热解气液产物的特性,结果表明电势施加有利于提升H2、CO、CH4等高热值气体的产率,在650°C-1 V工况下热解气体产物低位热值达到最大值12.32 MJ/Nm~3。对于液体产物,在450°C、550°C的热解温度下,电势施加使得酸类物质相对含量减少而酮类物质占比增加,有利于提升生物油品质。最后,探究了棉秆热电协同热解固体产物特性,结果表明电势的施加对于焦炭产物的化学元素组成、表面官能团以及焦炭的芳香微晶结构并未产生明显影响。在450°C热解温度下,电势施加降低了焦炭碳骨架结构的缺陷程度。热解温度为550°C时施加1 V恒定电势,使得焦炭产物的比表面积从104.28 m~2/g提升至123.52 m~2/g。
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