华中科技大学、武汉轻工大学等学校合作SCI新成果：揭示阴离子对钾辅助生物质热解的影响
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Revealing the anion-dependent effects on potassium-assisted biomass pyrolysis
Xia M.; Chen Z.; Tang Z.; Chen Y.; Yang H.; Wu J.; Chen W.; Chen X.; Chen H.
Published：2024-08-01
DOI：10.1016/j.fuel.2024.131681
研究背景
在当今社会，人们对于生物质资源的有效利用越来越感兴趣，而生物质热解是一种重要的转化方式。然而，目前研究领域存在一个问题：金属添加剂对生物质热解产物质量的影响已经被广泛研究，但与金属阳离子一起添加的阴离子的影响尚未完全被理解。
研究内容
最近一篇发表在《Fuel》期刊上的论文揭示了不同钾辅助剂对生物质热解的影响。研究发现，与中性剂（如KCl）相比，碱性剂（如KOH）显著促进了焦炭（20.0–31.3 wt%）、H<sub>2</sub>（15–92 cm<sup>3</sup>/g）和酚类化合物（50–65 area %）的形成，但抑制了CO、碳水化合物和呋喃的产生。氧化剂（如KMnO<sub>4</sub>）表现出与碱性剂类似的效果，并提高了CO<sub>2</sub>和H<sub>2</sub>O的产量。碱性剂有助于碳和氢向生物炭和气体的迁移，其中更高的碱性与增强上述趋势有关。此外，研究还计算了质子亲和力，并首次建立了质子亲和力和阴离子电荷等添加剂性质与脱氢之间的相关性。根据相关结果，揭示了阴离子的屏蔽效应，其中低质子亲和力的阴离子减弱了K<sup>+</sup>的脱氢效应。硼酸盐和磷酸盐阴离子的竞争效应通过引入中间交联结构阻碍了K<sup>+</sup>的效应。此外，醋酸盐的自降解，铁和锰催化的脱氢，以及氯化物催化的脱水被认为是不会严重影响钾效应的并行效应。这项研究为我们提供了关于添加剂在热解中的影响的新见解，并将有助于重新设计生物质热解的原位产品升级方法。
研究意义
这项研究的创新之处在于揭示了阳离子在生物质热解中的影响，为我们理解生物质热解过程中添加剂的作用提供了新的视角。这将有助于改进生物质热解的产品升级方法，为生物质资源的更有效利用提供有力支持。
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