微波水热碳化对玉米秸秆的影响，微波水热碳化是一种可行的水炭生产工艺，可作为直接固体燃料或辅助燃料

DY作者：康康
通讯作者：Sonil Nanda, 孙国涛，邱玲，顾永清，张天乐，朱明强，孙润仓
DOI:Energy 186 (2019) 115795
IF：5.537 一区

本文亮点

化学 绿色可持续科技，微波水热、微波碳化、水炭生产工艺

前言

2019年，Energy 杂志在线发表了西北农林大学科研团队在辅助燃料的研究成果。该工作报道了微波水热碳化对玉米秸秆的影响，微波水热碳化是一种可行的水炭生产工艺，可作为直接固体燃料或辅助燃料的研究。

研发背景

近来，尽管存在变暖、温室气体排放、严重的空气污染和燃料价格上涨等环境问题，但对化石燃料的需求仍在增加。木质纤维素生物质被认为是一种不可缺少的可再生能源，主要是由于其在范围内的丰富性、与化石燃料相比的低成本、热能或能源生产的灵活性以及碳中性等优势。然而，如何降低木质纤维素生物质的加工和预处理的密集劳动力和资本成本，以减少其顽固性，是需要解决的问题。

图表解析

Figure 1 用于玉米茎秆微波实验的微波合成器示意图。

Fig. 2. 玉米茎秆MHTC（停留时间1/4 30分钟）水炭质量产量的响应面图。

Fig. 3. 玉米茎秆的MHTC（生物量负载1/4 3.5 g/50 mL H2O）的水瘤的HHV响应面图。

Fig. 4. 玉米茎秆MHTC能量产量的响应面图（停留时间1/4 30分钟）。

Fig. 5. 生玉米秸秆（CST）和生产的水焦糖的FT-IR光谱。

Fig. 6. 生玉米秸秆(CST)的C1s和O1s扫描的XPS光谱，以及获得的HHVZG的水炭。

Fig. 7. 原玉米茎秆(CST)和生产的水曲霉的XRD模式。

Fig. 8. (a)生玉米秸秆(CST)和获得的(b)ZG质量产率、(c)ZGHHV和(d)ZG能量产率的水瘤的SEM图像(全图和角落里的放大图分别用100 X和500 X的放大比记录)。

Fig. 9. 生玉米茎秆（CST）和制备的水车的热重（a）和差分热重（b）曲线。

Fig. 10. ICP-MS分析原料玉米棒和生产的水焦油（归一化为100wt%）。

全文小结

本研究通过响应面法优化了玉米秸秆MHTC处理的反应条件。由于水焦炭的质量产量和HHV对工艺参数变化的反应不同，要同时获得ZG的质量产量和ZG的HHV具有一定的挑战性，但在MHTC工艺中可以ZD限度地提高能量产量，在预测的条件下，ZG能量产量可以达到80.55%。获得的水炭ZGHHV为22.82MJ/kg,明显高于生玉米秸秆。除了对MHTC和HTC进行技术经济和生命周期评估外,还需要进一步的分析研究,以评估它们在工艺效率、能耗、产品质量和碳平衡方面的优势、局限性和可持续性。

祥鹄科技-本文所用产品

100ml、250ml、500ml三种微波水热压力反应釜可选。采用32L大容积奥氏体不锈钢材料特制而成，为不含磁一体式工业级腔体结构，具有耐高温、耐腐蚀、抗磁性干扰等特点。