生物质气化再燃特性实验研究

生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。生物质能是唯一的碳基可再生能源，燃用生物质燃料可以实现CO2净排放为零。生物质能的再利用十分有效，可以发电，可以合成新的化学物，还可以减少NOx、SOx及颗粒物排放。因此，生物质能是解决化石能源短缺和污染问题的主要可再生能源。     

能量色散X射线荧光光谱法快速测定固体生物质中砷的含量

<正>为实现“碳达峰、碳中和”目标,我国加快调整能源结构,大力发展绿色低碳新能源替代化石能源,生物质能作为可再生能源的重要组成部分,是一种取之不尽的可再生能源,也是唯一可以直接存储和运输的可再生能源。由于生物质生长过程中吸收的CO₂与其燃烧利用中排放的CO₂是相等的,在总量上实现了零排放,消除了产生温室效应的根源,是我国实现“双碳”目标的重要能源,因此生物质能得到我国政府的高度重视。     

我国生物质能发展战略的几点意见

本文介绍了国内外生物质能发展的现状与趋势,概述了我国生物质能源近期和远期的潜力.指出研发高新技术是我国生物质能发展的关键.建议以扩大资源总量、提升能源转换的加工技术水平和能源利用效率等为重点.     

我国生物质能发展战略的几点意见

本文介绍了国内外生物质能发展的现状与趋势,概述了我国生物质能源近期和远期的潜力.指出研发高新技术是我国生物质能发展的关键.建议以扩大资源总量、提升能源转换的加工技术水平和能源利用效率等为重点.     

光催化分解水制氢研究新进展

众所周知化石燃料储量有限,而经济的高速发展带来的能源的快速消耗最终会使这些有限的资源消耗殆尽.人们期望通过提高替代能源,包括生物质能、风能和太阳能在内的可再生能源在整个能源结构中的比例,缓解这种危机和压力.实际上,只要我们能够利用辐射到地球表面上太阳能的一小部分,就可以满足我们目前的能源消耗.用太阳能从水中制氢是最吸引人的一条太阳能利用与储存路线.我们的地球3/4的区域被水覆盖,其中蕴藏着丰富的氢源.氢能以其清洁、无污染、热值高且贮存和运输方便而被视为最理想的替代能源,同时氢气又是现代化学工业最基础的原料.1972…     

ZnZrOx固溶体催化剂表面羟基在CO2加氢制甲醇中的作用(英文)

CO₂大量排放导致的全球气候变化对人类社会的发展造成不利影响,控制CO₂排放是摆在全人类面前的一项紧迫任务.利用太阳能等可再生能源获得的绿氢将CO₂转化为以甲醇为代表的燃料和化学品,即太阳燃料合成,不仅能够实现CO₂的减排利用,而且能够将可再生能源储存于液体燃料,对缓解全球气候变化和能源危机具有重要的战略意义.CO₂加氢制甲醇是衔接当下化石能源时代和未来可再生能源时代的重要桥梁,亦是实现碳达峰、碳中和目标切实可行的路径之一.高效、稳定的CO₂加氢制甲醇催化剂是实现这条路径的关键因素.在众多催化剂中,以ZnZrO_x为代表的固溶体催化剂因具有高甲醇选择性、良好热稳定性、可抗硫中毒特性而备受关注.因此,设计和开发更高效的ZnZrO_x固溶体催化剂对于CO₂加氢制甲醇规模化应用尤为重要.本文分别利用蒸氨法和共沉淀法制得了相同组成的ZnZrO_x固溶体催化剂,并用于催化CO_...     

我国生物质能发展战略的几点意见

本文介绍了国内外生物质能发展的现状与趋势,概述了我国生物质能源近期和远期的潜力。指出研发高新技术是我国生物质能发展的关键。建议以扩大资源总量、提升能源转换的加工技术水平和能源利用效率等为重点。     

从液态阳光人工光合成淀粉

人工光合成是利用太阳能等可再生能源通过连续催化反应将水和二氧化碳转化为液态燃料的过程,是减少二氧化碳排放、实现绿色低碳发展的一种重要方法.人工光合成的目标产物不仅包括二氧化碳转化与利用得到的能源小分子,还包括淀粉和蛋白质等生物基大分子.在自然光合作用中,高等植物、绿藻和蓝细菌首先利用太阳能将水氧化放出氧气并产生还原型辅...     

电化学形成的PtFeNi合金与含缺陷NiFe LDHs载体之间的电荷转移实现高效水分解

氢气是一种能量密度高,可完全燃烧的清洁能源.发展绿色制氢技术对于解决全球环境污染,二氧化碳排放等环境问题具有重要意义.电化学水分解被认为是一种清洁高效的制氢手段,可自恰于可再生能源的波动性,具有效率高、响应快、氢气纯度高等优点.然而,由于电化学反应过电位大及动力学缓慢的原因,驱动电化学水分解的能量消耗巨大.因此,开发高...     

光电催化用于高附加值化学品合成

化石燃料的过度消耗导致了能源短缺和环境破坏,因此可再生清洁能源的开发已成为当务之急.在众多可再生能源中,太阳能因其环境友好,储量巨大且分布广泛等特点而引起了研究者们的兴趣.光电催化(PEC)是一种能够将可再生太阳能转化为化学能的方法,而最受关注的是通过PEC水分解来获得高附加值的氢能源.欲使PEC系统实现水分解,理论上...     

油棕废弃物热解的TG-FTIR分析

利用热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)联用技术对油棕废弃物的热解特性及其气体产物的释放特性进行了研究，采用一级反应计算了油棕废弃物的热解动力学参数。研究表明，油棕废弃物较易于热解，失重集中在220℃～400℃，其热解活化能较小，约为60kJ/mol；气体产物的析出与生物质的热解失重有着相似的特性，气体产物主要在200℃～400℃析出，主要成分为H2O、CO2、CO、CH4和有机碳水化合物的混合物, 其中CO2和有机混合物的析出温度较低，而CO和CH4的析出温度相对较高。随着温度的进一步升高(>400℃)，除少量的CO2和CO外，无其他气体产物析出。气体产物的析出量与生物质样品的化学组成和结构有关，CO2和有机混合物的析出与生物质的热解失重曲线(DTG)有着相似的特性，是引起油棕废弃物热解失重的主要原因。     

升温速率对生物质热解的影响

稻壳、稻秆及麦秆是中国主要的农业废弃物,如何综合、有效地利用这些农业废弃物进行资源化研究显得十分必要。热解是热化学转化中最为基本的过程,是气化、液化及燃烧过程的初始和伴生反应,对热解的分析有助于热化学转化过程控制及高效转化工艺的开发。目前,国内外对生物质及其组分的热解已有大量的研究,但对中国主要的农业废弃物稻壳、稻秆及麦秆的研究较少。本研究利用热重和红外联用技术深入研究了升温速率对三种典型生物质热解气体产物的影响,并对生物质的热解动力学及热解气体产物的析出规律进行实时在线分析。     

Biomass pyrolysis kinetics: A comparative critical review with relevant agricultural residue case studies

Biomass pyrolysis is a fundamental thermochemical conversion process that is of both industrial and ecological importance. From designing and operating industrial biomass conversion systems to modeling the spread of wildfires, an understanding of solid state pyrolysis kinetics is imperative. A critical review of kinetic models and mathematical approximations currently employed in solid state thermal analysis is provided. Isoconversional and model-fitting methods for estimating kinetic parameters are comparatively evaluated. The thermal decomposition of biomass proceeds via a very complex set of competitive and concurrent reactions and thus the exact mechanism for biomass pyrolysis remains a mystery. The pernicious persistence of substantial variations in kinetic rate data for solids irrespective of the kinetic model employed has exposed serious divisions within the thermal analysis community and also caused the broader scientific and industrial community to question the relevancy and applicability of all kinetic data obtained from heterogeneous reactions. Many factors can influence the kinetic parameters, including process conditions, heat and mass transfer limitations, physical and chemical heterogeneity of the sample, and systematic errors. An analysis of thermal decomposition data obtained from two agricultural residues, nutshells and sugarcane bagasse, reveals the inherent difficulty and risks involved in modeling heterogeneous reaction systems.     

Operation strategy for multi-stage pyrolysis

Pyrolysis has been extensively studied in past decades as its potential to convert organic wastes into bio-fuels. Pyrolysis is an overall endothermic process but preformed exothermically at its early stage. The overall energy consumption as well as the product quality and yield are affected by the heating rate and the operation temperature. In order to reach its full potential to produce bio-fuels, the energy consumption of the process has to be minimised. An idea to reduce the pyrolysis energy consumption is observed, which suggests trapping the exothermic heat released in the beginning of the pyrolysis process and using it to fulfil the energy requirement of the endothermic reactions at the end of the process. To achieve this, the pyrolysis has to be performed in multiple stages. The operation strategy of the multi-stage pyrolysis, including the number of stages, the operating conditions (e.g. process temperature, heating rate) and residence times of each stages, have to be carefully designed to obtain the most energy saving and the best product yield. The operating strategy of a pyrolysis process therefore greatly depends on the pyrolysis kinetics and the control of heat transfers. Waste tire pyrolysis is chosen as the study example in this paper. The corresponding reaction kinetics at different heating rates are investigated via experiments. Based on the experimental results, a mathematical model integrating kinetics and heat transfers is then developed. The objective of the model is to design a suitable operation strategy for the multi-stage pyrolysis process. A four-stage strategy is finally proposed for the tire pyrolysis, which has the sequence of heating, adiabatic, heating and adiabatic. The strategy is verified by the model, and it is capable to save about 22.5% energy consumption compared to the conventional strategy.     

玉米秸热解动力学研究

生物质能具有低硫和二氧化碳零排放的特点，其在能源结构中的地位越来越重要。作为一种高效生物质能转化途径，热化学转化可获得气、液和固态多种能源产物。其中，热解是热化学转化中最为基本的过程，是气化、液化及燃烧过程的初始和伴生反应，对热解的分析有助于热化学转化过程控制及高效转化工艺的开发。热解动力学是表征热解过程中反应过程参数对原料转化率影响的重要手段，通过动力学分析可深入了解反应过程和机理，预测反应速率及难易程度，为生物质热化学转化工艺的研究开发提供重要的基础数据。国外对纤维素热解动力学已进行了一些研究，但生物质作为纤维素、半纤维素、木质素等的复杂聚合物，其热解行为与单纯纤维素差别较大。因此本文的热解研究集中在玉米秸这种常见的软质秸秆类生物质原料。     

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重－傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR)，以麦秸为研究对象，探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性，分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线，获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明，添加NiO和CaO存在两个失重峰，并促进麦秸热解反应进行，降低表观活化能，其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明，CO与CO2的析出与失重峰基本一致，而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度，促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善，而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。     

生物质秸秆热重分析及几种动力学模型结果比较

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对两种生物质（玉米秸秆和稻秆）的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据，采用四种利用热分析获取动力学参数的方法（Coats-Redfern法，Doyle法，最大速率法和分布活化能模型(DAEM)），计算生物质秸秆热分解反应活化能E、反应级数n及频率因子A，并进行比较。结果表明，采用不同的处理方法，得出的热分解动力学参数不同。利用Coats-Redfern法，玉米秸秆和稻秆在热解主要阶段（失重约5 w%～80 w%时）可由一段一级反应过程描述，升温速率10 K/min时活化能值分别为68.8 kJ/mol和70.0 kJ/mol。Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近，可以得到生物质热解过程中的活化能随失重率的变化曲线。生物质秸秆热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。     

Pyrolysis of rapidly growing grass biomass under isothermal conditions

The pyrolysis of rapidly growing grass biomass in an inert atmosphere was studied by thermogravimetric analysis using sorghum as an example. Pyrolysis was performed under isothermal conditions at temperatures from 250 to 400°C. To describe the reaction kinetics, a single-component model including six first-order reactions was proposed. A special feature of this model is the occurrence of a step of the formation of an intermediate carbonaceous substance from the volatile products of biomass decomposition.     

低加热速度下显微组分的热解机理

利用差热分析并采用微分和积分相结合的方法，通过分析显微组分富集样在低加热速度下热解的实验结果，对显微组分的热解机理进行了研究。结果表明，煤的热解过程十分复杂，整个热解过程不能用一步反应描述，但存在明确分界温度Ｔｍ。在假定两步反应的前提下研究表明，各步反应均由扩散过程控制，但扩散机理不同，不同段的活化能不一样，后段的活化能比前段小。不同显微组分的热解机理没有表现出差别，但活化能却有差别，惰质组一般具     

Current technologies for analysis of biomass thermochemical processing: A review

Pyrolysis and gasification are two of the more promising utilization methods for the conversion of biomass toward a clean fuel source. To truly understand and model these processes requires detailed knowledge ranging from structural information of raw biomass, elemental composition, gas-phase reaction kinetics and mechanisms, and product distributions (both desired and undesired). The various analytical methods of biomass pyrolysis/gasification processing are discussed, including reactor types, analytical tools, and recent examples in the areas of (a) compositional analysis, (b) structural analysis, (c) reaction mechanisms, and (d) kinetic studies on biomass thermochemical processing.