生物質(zhì)與甘油共氣化制氫機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文為了探索生物質(zhì)制氫新思路,達(dá)到提高氫產(chǎn)率、氫濃度的目的,從微觀機(jī)理、動(dòng)力學(xué)角度以及實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對生物質(zhì)與甘油混合制氫進(jìn)行了研究。
　　本文利用熱重分析儀對生物質(zhì)與甘油共熱解過程的微觀機(jī)理進(jìn)行了分析。采用五個(gè)不同的升溫速率(2.5℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min)在熱重分析儀上進(jìn)行了甘油、生物質(zhì)、生物質(zhì)與甘油混合物的熱解實(shí)驗(yàn),對其熱解特性曲線進(jìn)行了分析與對比。采用質(zhì)量加權(quán)法考察了生物質(zhì)與甘

2、油共熱解過程中組分之間的耦合作用。采用Ozawa-Flynn-Wall法求解生物質(zhì)與甘油共熱解氣化動(dòng)力學(xué)參數(shù),并分析了升溫速率和粒徑對生物質(zhì)與甘油共熱解揮發(fā)分析出特性的影響。另外,在固定床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,考察了溫度、水流量、甘油/生物質(zhì)對生物質(zhì)與甘油共氣化的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)與甘油共熱解主要分為四個(gè)階段。第一個(gè)階段的溫度區(qū)間為室溫~130℃,主要是生物質(zhì)的脫水以及解聚和玻璃化轉(zhuǎn)變的過程。甘油的加入導(dǎo)致混合物

3、提前進(jìn)入熱解階段。第二階段的溫度區(qū)間為130~320℃,這一階段的失重量為56％。生物質(zhì)與甘油混合物的TG曲線明顯低于玉米芯、甘油分別單獨(dú)熱解時(shí)的TG曲線,說明生物質(zhì)與甘油的熱解不單單是這兩種物質(zhì)單獨(dú)熱解的疊加,它們之間具有相互促進(jìn)的作用,導(dǎo)致兩者熱解速率和深度的提高。第三階段的溫度區(qū)間為320~390℃,混合物的TG曲線位于生物質(zhì)TG曲線之下、甘油TG曲線之上。最后一個(gè)階段的溫度大于390℃,主要是木質(zhì)素的繼續(xù)分解。
　　研究發(fā)

4、現(xiàn)生物質(zhì)與甘油之間存在耦合作用,生物質(zhì)與甘油之間是相互促進(jìn)的積極作用,它們的混合共熱解可以導(dǎo)致熱解進(jìn)程的提前和加快。利用Ozawa-Flynn-Wall方法計(jì)算得到的生物質(zhì)與甘油共熱解的活化能取值范圍為67.697~276.112kJ·mol-1。
　　固定床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:影響H2產(chǎn)率的因素主次順序?yàn)門(溫度)>S(水流量)>G/B(甘油/生物質(zhì)質(zhì)量比),最佳參數(shù)組合為T=750℃,S=2ml/min，G/B=3:8