DY作者：康康
通訊作者：Sonil Nanda, 孫國濤，邱玲，顧永清，張天樂，朱明強，孫潤倉
DOI:Energy 186 (2019) 115795
IF：5.537 一區

本文亮點

化學 綠色可持續科技，微波水熱、微波碳化、水炭生產工藝

前言

2019年，Energy 雜志在線發表了西北農林大學科研團隊在輔助燃料的研究成果。該工作報道了微波水熱碳化對玉米秸稈的影響，微波水熱碳化是一種可行的水炭生產工藝，可作為直接固體燃料或輔助燃料的研究。

研發背景

近來，盡管存在變暖、溫室氣體排放、嚴重的空氣污染和燃料價格上漲等環境問題，但對化石燃料的需求仍在增加。木質纖維素生物質被認為是一種不可缺少的可再生能源，主要是由于其在范圍內的豐富性、與化石燃料相比的低成本、熱能或能源生產的靈活性以及碳中性等優勢。然而，如何降低木質纖維素生物質的加工和預處理的密集勞動力和資本成本，以減少其頑固性，是需要解決的問題。

圖表解析

Figure 1 用于玉米莖稈微波實驗的微波合成器示意圖。

Fig. 2. 玉米莖稈MHTC（停留時間1/4 30分鐘）水炭質量產量的響應面圖。

Fig. 3. 玉米莖稈的MHTC（生物量負載1/4 3.5 g/50 mL H2O）的水瘤的HHV響應面圖。

Fig. 4. 玉米莖稈MHTC能量產量的響應面圖（停留時間1/4 30分鐘）。

Fig. 5. 生玉米秸稈（CST）和生產的水焦糖的FT-IR光譜。

Fig. 6. 生玉米秸稈(CST)的C1s和O1s掃描的XPS光譜，以及獲得的HHVZG的水炭。

Fig. 7. 原玉米莖稈(CST)和生產的水曲霉的XRD模式。

Fig. 8. (a)生玉米秸稈(CST)和獲得的(b)ZG質量產率、(c)ZGHHV和(d)ZG能量產率的水瘤的SEM圖像(全圖和角落里的放大圖分別用100 X和500 X的放大比記錄)。

Fig. 9. 生玉米莖稈（CST）和制備的水車的熱重（a）和差分熱重（b）曲線。

Fig. 10. ICP-MS分析原料玉米棒和生產的水焦油（歸一化為100wt%）。

全文小結

本研究通過響應面法優化了玉米秸稈MHTC處理的反應條件。由于水焦炭的質量產量和HHV對工藝參數變化的反應不同，要同時獲得ZG的質量產量和ZG的HHV具有一定的挑戰性，但在MHTC工藝中可以ZD限度地提高能量產量，在預測的條件下，ZG能量產量可以達到80.55%。獲得的水炭ZGHHV為22.82MJ/kg,明顯高于生玉米秸稈。除了對MHTC和HTC進行技術經濟和生命周期評估外,還需要進一步的分析研究,以評估它們在工藝效率、能耗、產品質量和碳平衡方面的優勢、局限性和可持續性。

祥鵠科技-本文所用產品

100ml、250ml、500ml三種微波水熱壓力反應釜可選。采用32L大容積奧氏體不銹鋼材料特制而成，為不含磁一體式工業級腔體結構，具有耐高溫、耐腐蝕、抗磁性干擾等特點。