如今,能源和環(huán)境問題越來越受到人們的關注,而我國作為能源消耗大國,所面臨的問題更為嚴峻。同時我國也是一個農業(yè)大國,生物質資源豐富,但利用率低下。以秸稈為例,其中大多以焚燒處理,造成資源浪費的同時更加劇了環(huán)境污染。因此,尋求一種高效、無污染的生物質轉化技術尤為重要。熔鹽熱解技術具有極高的原料能量轉化率,被認為是將生物質資源轉化為燃料的潛在方法之一。生物質主要成分為木質纖維素,元素組成以碳、氫、氧為主,與優(yōu)質燃料相比存在氫含量不足、氧含量過高的問題,導致其產物組成復雜,含氧量高,品質低。而熔鹽熱解技術具有強脫羧能力和一定的脫甲氧基能力,能夠在一定程度上改善產物品質。鑒于生物質分子的電化學氧化潛力,結合熔融碳酸鹽的高導電性和強脫羧能力,若能耦合電化學氧化與熔融碳酸鹽熱解,有望進一步提高原料轉化率,提升產品品質。本文以秸稈作為生物質原料,基于熔融碳酸鹽的相關特性,建立電解氧化輔助熔鹽熱解生物質體系,通過線性伏安曲線的測定驗證了耦合反應的可行性,并考察了熱解溫度、物料粒徑、電流密度等反應參數(shù)對耦合效果的影響。結果表明:熱解溫度對熱解轉化率的影響最為顯著,隨著溫度升高轉化率大幅提升,但超過550°... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文技術路線圖

2.3.1 實驗裝置 電解氧化輔助熔鹽熱解實驗裝置如圖 2-1 所示。該裝置主要由載氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、電解系統(tǒng)、反應系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)組成。載氣系統(tǒng)提供穩(wěn)定的氮氣流，保證反應裝置無氧氛圍。溫控系統(tǒng)配合伸入熔鹽層的熱電偶實時控制反應溫度。電解系統(tǒng)以石墨作電極板，熔融碳酸鹽作電解液，外接直流穩(wěn)壓電源控制電解電壓、電流。反應系統(tǒng)主體為不銹鋼材質，利于傳熱和保證氣密性，內襯陶瓷坩堝用于承載熔鹽，減少裝置腐蝕的同時保證反應體系與外界絕緣。冷凝收集系統(tǒng)采用二級冷凝，以-10 °C 乙二醇水溶液作冷卻劑，經(jīng)冷凝分離液體產物，水洗，濕式氣體流量記錄后獲得氣體產物。

浙江工業(yè)大學碩士學位論文20秸稈在EMCP體系下的循環(huán)伏安曲線如圖2-2所示。反應過程中，陽極表面觀察到氣體產生，陰極表面形成積炭。在正向掃描過程中出現(xiàn)了三個氧化峰（AⅠ、AⅡ和AⅢ），表明至少存在三個或以上基團或鍵被氧化。這些峰可能與氫鍵、側鏈、端鏈或C-O鍵的斷裂有關。由于秸稈成分和熱解中間產物的復雜性，初步推斷這些氧化峰的形成可能是由多種鍵的變化共同作用導致的。這表明，電解氧化輔助熔鹽熱解體系對生物質的電解氧化作用是可行的。圖2-2秸稈在EMCP體系中的循環(huán)伏安曲線Fig.2-2CyclicvoltammetrycurveofstrawintheEMCPsystem2.5.3溫度對EMCP體系的影響（1）溫度對產物分布的影響EMCP體系和MCP體系在400-600°C溫度梯度內的產物分布如表2-4所示。兩種熱解體系的產物產率隨溫度變化的總體趨勢相近。當溫度從400°C上升到600°C時，EMCP體系的生物炭產率下降了約三分之一，油相產率減少近一半。同時，水產量也明顯從21.25%下降至12.75%，相反裂解氣產量從36.79%顯著增加至58.95%。需要注意的是，當溫度超過550°C，對溫度轉化率的影響不再明顯。這些隨溫度變化趨勢與其他研究者的結論相一致[85,89,108]。從原料組成分析，秸稈中纖維素和半纖維素的主要分解溫度區(qū)間相對較低，但木質素的分解溫度高于前二者，例如如其結構中的C-C鍵（主要是5-5"和β-β"）和側鏈（如-OCH3和-CH3）鍵能較高，超過80kcal/mol，在低溫段表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，只有當溫度超過450°C時才逐漸發(fā)生分解，因此該現(xiàn)象可以歸結于高溫促進了二次裂解反應，有利于氣相產物的生成，抑制生物油和生物炭的生成[60,109,110]。此外，相

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