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CRC丨【西安交通大学吴志强团队】小球藻及其有机组分的化学链气化特性和动力学分析

已有 1078 次阅读 2022-7-7 16:32 |系统分类:博客资讯


研 究 背 景 

作为分布广泛、储量丰富的绿色可再生能源,生物质的开发利用对于缓解化石能源危机,减少温室气体排放,以及实现“双碳目标”具有重要意义。藻类生物质具备CO2固定率高、生长周期短和不占用耕地等优势,适合用于能源转化。与其他热化学转化方式相比,化学链气化是将生物质转化为合成气的有效途径。它通过载氧体在两个反应器间的循环为燃料气化提供晶格氧及热量,避免了富氧气体的制备并实现能量梯级利用。

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目前关于藻类化学链气化的研究主要集中在高性能载氧体的设计与制备。但藻类种类繁多,组成差异大,通过全组分分析很难获得普遍结论,无法指导实际生产。使用模型化合物对藻类主要组分进行分析可以明确各主要组分在藻类化学链气化中的行为,有助于得到普遍结论,指导后续藻类化学链气化中的原料选择。作者前期研究了藻类部分主要有机组分的化学链气化行为,气相产物分布以及化学链气化动力学,发现不同组分的气化过程差异较大。为探究不同组分对藻类整体气化过程的影响。本文通过对小球藻及其有机组分进行研究,探究了小球藻主要组分,模拟小球藻及真实小球藻的化学链气化行为,气相产物分布以及化学链气化动力学,确定了不同组分在不同评价指标下的最优反应条件,明确了气相产物形成机理和难易程度。本研究还通过对比小球藻主要组分与模拟小球藻的实验结果,确定了小球藻各主要组分对化学链气化过程的影响。通过模拟小球藻与真实小球藻的实验结果对比,探究了小球藻中其他组分在气化过程中的作用。


 研究结果及意义 

研究结果表明:通过热重-质谱联用实验结果分析,模拟小球藻在化学链气化中的失重行为与真实小球藻不同,载氧体的加入抑制了模拟小球藻在较低温度下的分解,同时促进了其在高温下的分解。而化学链转化特性参数表明,当载氧体为10 wt%时,作为小球藻主要组分的中链甘油三酯更容易在气化过程中产生挥发性产物。载氧体含量对于气相产物的影响还体现在当载氧体含量为10 wt%时,真实小球藻的气相产物低位热值相较于其他含量最高,达到了8.13 MJ/m-3,而当载氧体含量为30 wt%时,中链甘油三酯的气相产物的低位热值达到最大值,为8.83 MJ/m-3。动力学分析结果表明,当载氧体质量分数为30 wt%时,中链甘油三酯的化学链气化反应表观活化能为89.54 kJ·mol-1,比其热解反应的表观活化能低50%。而当Fe2O3的质量分数为50 wt%时,模拟小球藻的气化反应表观活化能与其他载氧体含量相比达到最小值。本研究明确了藻类主要组分在气化过程中的行为以及不同组分对藻类气化的影响,对于后续藻类化学链气化中的原料选择和反应器设计优化具有一定的指导意义。

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文章题目

Chemical looping gasification characteristics and kinetic analysis of Chlorella and its organic components

研究团队

SongWu, Bo Zhang, Bolun Yang, Jianxuan Shang, Hongzhi Zhang, Wei Guo, Zhiqiang Wu*

文章路径

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期 刊 介 绍


Carbon Resources Conversion (CRC) 是一本专注于碳资源转换的国际学术期刊。

沈阳化工大学校长许光文教授希腊雅典农业大学食品科学与人类营养学系Seraphim Papanikolaou教授担任主编。


期刊自2018年创刊以来,致力于推广碳资源基础研究和工业发展方向的优质学术文章,主要发表包括化石资源、生物质、有机废弃物、碳基平台化合物等各种碳资源清洁、高效、增值、低碳利用相关的基础研究和工业开发成果。期刊编委成员包括来自中国、美国、英国、法国、日本、韩国等多个国家的知名学者。

目前,

  • 期刊入选2021年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目

  • 2022年CiteScore高达9.7, 位列所在学科的前10%

同时被EI Compendex、DOAJ、INSPEC、Scopus等重要数据库收录。


主 编 介 绍


主编:许光文 教授,博士生导师

  • 沈阳化工大学学科开创人之一

  • 资源与化工教育部重点实验室主任、校




主编:

Seraphim Papanikolaou 教授

  • 微生物技术领域专家

  • 希腊雅典农业大学食品科学与人类营养学系







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