發(fā)布時(shí)間：2021-06-06 19:26

　　基于能源與環(huán)境系統(tǒng)戰(zhàn)略新興專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求,結(jié)合團(tuán)隊(duì)前期科研基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了利用玉米秸稈制備碳材料或顆粒燃料的創(chuàng)新性試驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單,涉及的知識(shí)全面,涵蓋了生物質(zhì)物料特性分析、熱力學(xué)、生物質(zhì)成形力學(xué)與特性分析和現(xiàn)代儀器分析等諸多學(xué)科的知識(shí)。適合開設(shè)能源與環(huán)境工程專業(yè)的高校作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展加深了學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)在各領(lǐng)域的交叉融合貫通,提高了學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣;利用玉米秸稈通過水熱碳化制備碳基材料,利用現(xiàn)代儀器對(duì)碳材料的物理化學(xué)特性進(jìn)行分析,激發(fā)了學(xué)生對(duì)于可再生、綠色環(huán)保材料制備的興趣;將玉米秸稈碳材料通過壓縮成形制備清潔的顆粒燃料,促進(jìn)了學(xué)生對(duì)生物質(zhì)可再生能源研究的興趣;同時(shí)也使學(xué)生對(duì)環(huán)保、綠色能源、可再生材料等領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)更深入。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2020,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

玉米秸稈在不同條件下獲得的水熱碳的FT-IR圖

水熱碳的SEM圖

各水熱碳成形的顆粒密度和能量消耗如圖3所示。由圖可見，玉米秸稈顆粒燃料的體積密度為1 062kg/m3。經(jīng)過表面活性劑協(xié)同水熱碳化處理之后，堆積密度分別增加到1 223、1 179、1 220和1 240 kg/m3。由此可見，經(jīng)過處理后的玉米秸稈的堆積密度顯著增加，這將有利于降低顆粒燃料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本。這是由于水熱碳化過程會(huì)導(dǎo)致玉米秸稈上容易軟化的化學(xué)鍵和低熔點(diǎn)化合物的降解，然而當(dāng)添加表面活性劑后會(huì)在水熱碳表面增加羥基，低熔點(diǎn)和低軟化點(diǎn)材料且增加量超過其在水熱過程中的損失量，因此水熱碳堆積密度依然會(huì)高于單純秸稈的堆積密度。此外，玉米秸稈制備成型顆粒燃料的能耗約為14kJ/kg。在水熱碳化處理后，造粒過程的能量消耗增加到16.9～17.8 k J/kg。人們普遍認(rèn)為木質(zhì)素和半纖維素表面的H-鍵是生物質(zhì)在造粒過程中的主要結(jié)合鍵[21]。半纖維素和木質(zhì)素的分解降低了秸稈的可塑性，這將增加造粒過程中的能量消耗[21]。然而，當(dāng)添加十六烷基三甲基溴化銨后，水熱碳的造粒能耗卻下降了，這是因?yàn)樘砑邮榛谆寤@改善水熱碳表面的生物油的含量。導(dǎo)致更多生物油產(chǎn)品被吸附在水熱碳顆粒之間的表面上，增加了碳顆粒的可塑性。

【參考文獻(xiàn)】：
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