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添加松木屑对无灰煤基活性炭结构和电化学性能的影响

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煤炭转化 2023年第2期46卷 45-52页

作者：于娜林樊丽华王雪宇孙章江宏伟华北理工大学化学工程学院河北唐山063009 河北省环境光电催化材料重点实验室河北唐山063009

以褐煤基无灰煤和松木屑为原料,以KOH为活化剂,制备双电层电容器用活性炭电极材料。采用XRD,FTIR,SEM及低温N 2吸脱附表征活性炭的组成和结构,通过循环伏安测试、恒流充放电测试及交流阻抗测试考察其电化学性能。结果表明:制备时向无灰... 详细信息

以褐煤基无灰煤和松木屑为原料,以KOH为活化剂,制备双电层电容器用活性炭电极材料。采用XRD,FTIR,SEM及低温N 2吸脱附表征活性炭的组成和结构,通过循环伏安测试、恒流充放电测试及交流阻抗测试考察其电化学性能。结果表明:制备时向无灰煤中添加松木屑可以改善活性炭的孔径分布,提高活性炭的电化学性能。当松木屑添加量为30%时,活性炭的电化学性能达到最佳,此时比表面积为2695 m^(2)/g,比不添加松木屑时增加了44%,且0.5 nm~1.5 nm的有效孔增加了11%,小于0.5 nm的无效孔减少了24%,孔径分布更加合理。以该活性炭作双电层电容器的电极材料,在0.05 A/g的电流密度下比电容达到321 F/g,比以不添加松木屑时制备的活性炭作电极材料时的比电容提高了30%,电荷转移电阻降低了35%,证明添加松木屑可有效改善无灰煤基活性炭的电化学性能。

关键词：活性炭双电层电容器松木屑无灰煤孔结构电化学性能

松木屑及其热解产物在熔融锡阳极固体氧化物燃料电池中的电化学特性

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热力发电 2022年第5期51卷 113-120页

作者：王天成徐凯董继州邹潺胡红云高林霞李曦姚洪湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 深圳华中科技大学研究院广东深圳518057

为了探究固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极熔融锡对生物质热解特性及电化学参数的影响,选择松木屑为研究对象,测试了松木屑及其热解气液产物在熔融锡阳极固体氧化物燃料电池(Sn-SOFC)中的电化学性能。结果表明:熔融锡使得松木屑热解气中H_... 详细信息

为了探究固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极熔融锡对生物质热解特性及电化学参数的影响,选择松木屑为研究对象,测试了松木屑及其热解气液产物在熔融锡阳极固体氧化物燃料电池(Sn-SOFC)中的电化学性能。结果表明:熔融锡使得松木屑热解气中H_(2)的体积分数提升约130.1%,而含碳气体(CO、CO_(2)、CH_(4))体积分数下降了40.4%;相比于传统Ni/YSZ阳极,松木屑及其热解焦在锡阳极阻抗提高可达45%,导致在锡阳极初始电流密度降低到0.243 A/cm^(2);对于松木屑气液产物,由于其在熔融锡中溶解度较低,导致SnO_(2)在阳极积累,放电电流密度衰减速度可达1.922×10^(-5)A/(cm^(2)·s),经扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线谱(EDS)检测发现,积碳悬浮于熔融锡上层,因此避免了对阳极层的破坏。

关键词：松木屑锡阳极热解焦燃料电池电化学特性

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碱/碱土金属催化松木屑快速热解机制

应用化学 2022年第2期39卷 289-297页

作者：王锐高明洋曹景沛山西工程职业学院化工系太原030009 中国矿业大学化工学院徐州221116

研究碱/碱土金属(AAEM)对生物质的热解及其热解产物组成的影响规律,可为生物质热解特性研究和热解产物的高效利用提供重要的理论依据。本文以松木屑为原料,将原样进行酸洗,并对酸洗样分别用K、Ca、Na和Mg氯化盐溶液浸渍,在500℃和Ar气... 详细信息

研究碱/碱土金属(AAEM)对生物质的热解及其热解产物组成的影响规律,可为生物质热解特性研究和热解产物的高效利用提供重要的理论依据。本文以松木屑为原料,将原样进行酸洗,并对酸洗样分别用K、Ca、Na和Mg氯化盐溶液浸渍,在500℃和Ar气氛下对各样品进行快速热解,考察了4种金属离子对松木屑热解产物组成分布的影响规律;通过热重分析考察了各个样品的热解特性;通过对热解生物油的气相色谱/质谱(GC/MS)分析考察了快速热解的焦油成分。研究结果表明:AAEM对松木屑有明显的催化作用,AAEM的存在能够提高热解气体和固体的产率,降低热解焦油的产率;AAEM能够降低热解温度,使热解更加容易进行;快速热解的焦油成分主要有酚类、酮类、醛类、芳烃、醇类、脱水糖类、呋喃类以及酸类,AAEM显著影响焦油产物组成,特别是呋喃类和芳烃的含量会有所增加。本文为优化生物质的热解条件与提高热解生物油品质具有重要意义。

关键词：松木屑快速热解碱/碱土金属生物油

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松木屑低温热解液形成机理的实验研究

太阳能学报 2014年第3期35卷 396-401页

作者：刘慧利胡建杭王华王超李娟琴昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心冶金与能源工程学院昆明650093

利用GC-MS对松木屑低温热解液的组成成分进行分析,并探讨热解液的形成机理。松木屑低温热解液主要为含氧化合物,随热解温度的升高会发生二次反应生成新的化合物。400℃热解液的组成来源于松木屑中木质素、纤维素和半纤维素中大分子键的... 详细信息

利用GC-MS对松木屑低温热解液的组成成分进行分析,并探讨热解液的形成机理。松木屑低温热解液主要为含氧化合物,随热解温度的升高会发生二次反应生成新的化合物。400℃热解液的组成来源于松木屑中木质素、纤维素和半纤维素中大分子键的断裂。在热解温度由400℃升高到600℃的过程中,松木屑热解液经历了由酮类、呋喃类和愈创木酚类化合物向甲苯、苯甲醛等苯基化合物和酚类化合物的转化,部分酚类化合物则进一步转化为萘及其衍生物和茚及其衍生物。

关键词：松木屑热解热解液形成机理 GC-MS

煤矸石/煤泥与松木屑共热解特性及协同效应研究

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煤矸石/煤泥与松木屑共热解特性及协同效应研究

作者：胡煜阳内蒙古科技大学

学位级别：硕士

国家双碳目标的推进促进了可再生能源的发展,生物质是一种零碳排放的可再生能源。然而生物质热处理利用时（如热解）存在问题,如能量密度低、运输成本高,对其清洁高效利用受到世界各国政府和广大学者的重视。煤炭行业产生的固体废物引... 详细信息

国家双碳目标的推进促进了可再生能源的发展,生物质是一种零碳排放的可再生能源。然而生物质热处理利用时（如热解）存在问题,如能量密度低、运输成本高,对其清洁高效利用受到世界各国政府和广大学者的重视。煤炭行业产生的固体废物引起了人们的关注,其中煤矸石是一种典型的工业固体废物,在洗选煤炭的过程中还会产生副产品煤泥,中国每年会产生大量的煤矸石和煤泥,煤矸石和煤泥的产生和积累会造成严重的环境污染,煤矸石/煤泥与生物质共热解是减少环境污染和废物产生的有效方法。本文以松木屑为生物质原料,采用热重、固定床反应装置和多种表征手段研究了煤矸石、煤泥、松木屑、煤矸石/煤泥与松木屑混合物热失重行为、动力学、三态产率、各气体组分产率特性、协同效应机理与反应途径。（1）松木屑、煤矸石、煤泥热重分析表明,三者的热失重行为差异明显,并且随松木屑掺混比例的提高,综合热解指数（CPI）呈上升趋势,表明松木屑的掺混有利于煤矸石/煤泥的热解。利用CR模型求解了煤矸石/煤泥与松木屑混合物的共热解活化能,发现在第二阶段的活化能（E）随松木屑掺混比例的增加逐渐降低。此外,不同松木屑掺混比例下共热解半焦产率实验值与计算值接近,液体产率实验值低于计算值,协同效应促使了共热解气体产率高于计算值。对气体组分进行分析发现,煤矸石与松木屑共热解促进了H的形成,在松木屑掺混比为50%时,H实验产率与计算产率偏差最大,H实验产率为320ml/g,H的协同效应指数达到最大值,协同效应指数为1.89。在煤泥与松木屑混合物中,当煤泥与松木屑掺混比为3:1时,H实验产率与协同效应指数最大,分别为450ml/g和1.50。（2）煤矸石与松木屑共热解半焦理化结构表明,在微晶结构上,共热解半焦中存在的金属氧化物AlO、FeO可以催化裂解焦油,提高气体产率,共热解半焦的石墨化程度在松木屑掺混比为50%时最小。对共热解半焦表面进行EDS分析发现K、Ca元素在共热解过程中起到了催化作用。在孔隙结构上,松木屑的掺混提高了共热解半焦的BET比表面积。在化学结构上,CGPS1-1共热解半焦中-OH官能团吸光度最小,还发现共热解半焦中碱金属K、Ca对-OH官能团的分解具有催化作用。（3）煤泥与松木屑共热解半焦理化结构表明,Ca SO可能对煤泥与松木屑共热解起到了催化效果,共热解半焦的石墨化程度与松木屑掺混比例变化无关。共热解半焦中的K、Ca、Na元素起到了催化作用。此外,随松木屑掺混比例的提高,共热解半焦的BET比表面积逐渐升高。在共热解半焦官能团上发现,Si-O-Al官能团的裂解可能对H的生成起到催化作用,还发现在煤泥与松木屑掺混比为3:1的共热解半焦中-OH官能团吸光度低于煤泥半焦与松木屑半焦,说明-OH官能团被分解成H。本文使用热重分析仪和固定床实验装置对煤矸石/煤泥与松木屑共热解特性及协同效应进行了研究,使用各种分析手段对固态半焦进行了表征,优化了煤矸石/煤泥与松木屑共热解的关键参数,分析了煤矸石/煤泥与松木屑共热解协同效应机理,本研究对煤矸石、煤泥、松木屑的清洁高效利用具有重要意义,为三者的热解利用提供有价值的参考。

关键词：煤矸石松木屑煤泥协同效应共热解半焦

松木屑在AmimCl离子液体中的原位均相乙酰化

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高等学校化学学报 2011年第11期32卷 2663-2666页

作者：曹妍王学静李会泉中国科学院过程工程研究所湿法冶金与清洁生产技术国家工程实验室北京100190

不使用任何催化剂,在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)中实现了松木屑的一步均相乙酰化,乙酰化松木的质量增重(WPG)范围在-89%～156%之间.研究表明,在均相条件下,可以通过控制乙酰化时间、乙酰化温度及乙酸酐/OH的摩尔比来控制... 详细信息

不使用任何催化剂,在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)中实现了松木屑的一步均相乙酰化,乙酰化松木的质量增重(WPG)范围在-89%～156%之间.研究表明,在均相条件下,可以通过控制乙酰化时间、乙酰化温度及乙酸酐/OH的摩尔比来控制乙酰化松木的WPG值.用FTIR,13C NMR,TGA和SEM对乙酰化松木进行表征.结果表明,13C NMR和FTIR谱图有明显的乙酰基特征峰,且乙酰化松木的结构均匀致密,其热稳定性高达205℃,略低于原生松木.

关键词：松木屑离子液体均相乙酰化

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松木屑/烟煤粉/PVC粉混合制备成型燃料

中国环境科学 2019年第7期39卷 2938-2943页

作者：刘泽伟戴世金黄启飞赵由才同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 中国环境科学研究院土壤与固体废物研究所北京100012

以松木屑/PVC粉/烟煤粉为原料,在150℃下采用不同压力和不同原料配比混合制备成型燃料,研究不同原料配比和压力对成型后颗粒的初始密度、松弛密度和耐摔强度等物理品质的影响.结果表明,2种或3种原料混合制备成型燃料的稳定性和耐摔强度... 详细信息

以松木屑/PVC粉/烟煤粉为原料,在150℃下采用不同压力和不同原料配比混合制备成型燃料,研究不同原料配比和压力对成型后颗粒的初始密度、松弛密度和耐摔强度等物理品质的影响.结果表明,2种或3种原料混合制备成型燃料的稳定性和耐摔强度均高于单一原料.虽然成型燃料的成型密度稳定性和耐摔强度随着压力的增加而升高,但是当压力达到15MPa后,耐摔强度的增加趋势并不是很明显.考虑到热压机能耗随着压力增加而增加的因素,15MPa可以确定为最佳成型压力.15MPa下,成型燃料在混合比例(松木屑:烟煤粉:PVC粉)为1:1:3时密度稳定在1.408g/cm 3;耐摔强度在1:1:2时达到最大值99.99%.

关键词：松木屑 PVC塑料烟煤成型燃料物理品质

松木屑与褐煤共气化的TG-FTIR实验研究

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燃料化学学报 2014年第2期42卷 181-186页

作者：李少华张学斌车德勇中国大唐集团科学技术研究院北京100033 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析,研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明,松木屑加入后提高了试样的反应活性,随松木屑比例增加,气化失重速率逐渐降低,CO的开始析出... 详细信息

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析,研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明,松木屑加入后提高了试样的反应活性,随松木屑比例增加,气化失重速率逐渐降低,CO的开始析出温度及析出峰面积ACO呈降低趋势;较低的升温速率有利于CO和CH4的析出,随着升温速率的增加,DTG曲线向高温侧移动,最大失重速率显著增加,褐煤热解对应的峰逐渐消失;CO2气氛对挥发分析出阶段的失重行为影响不明显;空气气氛时挥发分析出阶段的两个失重峰分别对应挥发分的燃烧和固定碳燃烧,该气氛下没有明显的焦炭气化阶段。

关键词：松木屑褐煤共气化 TG鄄FTIR 气化产物松木屑褐煤共气化 TG-FTIR 气化产物

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松木屑与煤加压热解特性

浙江大学学报（工学版） 2019年第7期53卷 1298-1305页

作者：李晓洁岑建孟夏芝香方梦祥王涛王勤辉骆仲泱浙江大学能源清洁利用国家重点实验室

研究松木屑和新疆博斯坦煤的加压单独热解及共热解特性,热解实验在加压热重分析仪上开展,压力为0.1~2.0MPa.通过样品热解失重情况绘制热解失重曲线,对曲线进行失重速率分析和热解动力学分析.结果发现,热解压力升高会抑制样品热解挥发分... 详细信息

研究松木屑和新疆博斯坦煤的加压单独热解及共热解特性,热解实验在加压热重分析仪上开展,压力为0.1~2.0MPa.通过样品热解失重情况绘制热解失重曲线,对曲线进行失重速率分析和热解动力学分析.结果发现,热解压力升高会抑制样品热解挥发分的析出,使样品主要热解阶段的表观活化能增大56%~85%;松木屑与煤共热解过程不是两者单独热解过程的简单叠加,而是两者协同反应相互促进或抑制的结果,松木屑与煤共热解失重相较计算值在加压条件下提高了8%~23%,在常压条件下降低了6.7%,但不管是常压还是加压共热解,共热解主要热解阶段的表观活化能均较松木屑和煤单独热解降低.

关键词：松木屑博斯坦煤共热解加压热解动力学