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青島能源所開發生物質綜合利用新途徑
2020-09-10 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:熱化學轉化研究組
    

  生物質是自然界唯一含碳的可再生能源,可以通過熱化學轉化過程制備液體燃料、燃氣、熱、電等多種能源產品,發展潛力巨大。多年來,過程的經濟性一直是生物質能發展的主要瓶頸。生物質氣炭聯產技術可同時生產燃氣和生物半焦(生物炭),燃氣可通過催化轉化制取汽油、柴油或航空煤油等能源產品;也可以經凈化調變脫碳純化過程制得高純氫用于氫燃料電池發電;生物炭經活化處理可作為土壤改良劑和炭材料。氣炭聯產可以實現生物質綜合利用,生產高附加值產品提高經濟性。

  青島能源所熱化學轉化研究組多年來致力于生物質、煤和固體廢棄物等含碳資源的多聯產應用技術的研究開發。該研究組陳天舉副研究員與碳基材料與能源應用研究組何建江副研究員合作開展了生物炭活化及應用于碳鋰離子電池研究,近日,相關研究成果發表在國際能源領域期刊《Energy》上。生物質富氧氣化剩余生物炭經活化處理后顯示出良好的理化特性,其比表面積可達1715 m2 g-1,材料呈現類石墨烯片層結構。應用在碳鋰離子電池中也顯示了良好的性能,在電流密度100 mA g-1條件下,平均電荷容量為327 mAh g-1;在電流密度500 mA g-1條件下,電池庫倫效率可達99.5%。相關數據如下圖所示。該成果為生物半焦的下游高附加值利用拓展了新途徑,有望明顯改善生物質轉化利用過程的總體經濟性能。

  生物炭理化特性及碳鋰離子電池特性:(a)BET, (b)TEM,(c)電流對吸放電影響,(d)恒電流下吸放電和庫倫效率

  該工作得到了科技部重點研發計劃項目和國家自然科學基金委的資助。(文/圖 陳天舉)

  相關論文:

  Chen Tianju, Zhang Juan, Wang Zhiqi, Zhao Ruidong, He Jianjiang, Wu Jinhu, Qin Jianguang. Oxygen-enriched Gasification of lignocellulosic biomass: Syngas analysis, physicochemical characteristics of the carbon-rich material and its utilization as an anode in lithium ion battery, Energy, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118771.

 
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