Microwave-assisted pyrolysis of biomass has been a potential industrialized approach for biomass energy due to the volumetric, selectivity and fast properties of microwave heating. The formation of pyrolytic char, high temperature dielectric property and its interaction with microwave are studied in this project. Microwave in-situ heating with cavity resonator perturbation method is applied to determine the dielectric properties of char at high-temperature during microwave pyrolysis process. By characterizing the composition, morphology, phase, functional groups and chemical statements of char in microwave pyrolysis of biomass, the formation mechanism of char and its effect on high temperature dielectric property are revealed. Further through determining of Tanδ and microwave absorbing depth, the enhanced effect of microwave on char surface reaction and final products selectivity are studied. The theory model will be established based on the interaction among char property, dielectric property and microwave absorption. Finally, precise control of microwave pyrolysis of biomass and high products selectivity will be achieved. At the same time, the reliable dielectric data will be provided for modelling microwave heating and theoretical base will also be built for scaling up the microwave reactor.
生物质微波热解凭借微波加热的容积式、选择性、快速等特点成为一种具有潜在工业化价值生物质能利用途径。本课题围绕生物质微波热解过程中残炭形成对其高温介电性能的影响及其与微波的相互作用开展研究。采用微波原位加热谐振腔腔体微扰法对生物质微波热解过程中残炭的高温介电性能及变化规律进行研究;通过生物质微波热解残炭形成过程中组成、形貌、物相、官能团及化学状态的系统表征,阐明残炭的形成机理及其对高温介电性能的影响;通过生物质微波热解过程中残炭的损耗正切和微波渗透深度的变化,探索微波对残炭界面反应的强化作用机制及对产物选择性的影响,揭示生物质微波热解过程中“残炭性质-介电性能-微波吸收”三者的相互作用关系,建立相应理论模型。从而实现生物质微波热解过程的精确控制和目标热解产物的高选择性;同时将还为微波加热过程模拟研究提供可靠的介电性质数据,为微波反应器设计及工业化放大奠定理论基础。
生物质微波热解凭借微波加热的容积式、选择性、快速等特点成为一种具有潜在工业化价值生物质能利用途径。本课题围绕生物质微波热解过程中残炭形成对其高温介电性能的影响及其与微波的相互作用开展研究。采用微波原位加热谐振腔腔体微扰法对生物质微波热解过程中残炭的高温介电性能及变化规律进行研究;通过生物质微波热解残炭形成过程中组成、形貌、物相、官能团及化学状态的系统表征,阐明残炭的形成机理及其对高温介电性能的影响;通过生物质微波热解过程中残炭的损耗正切和微波渗透深度的变化,探索微波对残炭界面反应的强化作用机制及对产物选择性的影响,揭示生物质微波热解过程中“残炭性质-介电性能-微波吸收”三者的相互作用关系,建立相应理论模型。从而实现生物质微波热解过程的精确控制和目标热解产物的高选择性;同时将还为微波加热过程模拟研究提供可靠的介电性质数据,为微波反应器设计及工业化放大奠定理论基础。本项目总发表SCI论文6篇,申请发明专利4项,参编书籍1章节,培养博士生4人。目前,基于微波强化热解残碳界面反应的研究基础上,衍生出微波热解生物质耦合催化重整制备富氢合成气技术,氢气选择性可达46.7vol.%,合成气产率达80vol.%以上,进而应用于有机固废的资源化处置领域,可以同时实现小型、高效的资源化处置和能源转化,可谓是能源、环境双赢。
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数据更新时间:2023-05-31
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