生物质及煤超临界水气化制氢的化学平衡分析

氢是高能值、零排放的洁净燃料,特别是以氢为燃料的燃料电池,具有高效性和环境友好性,将成为未来理想的能源利用形式。生物质是我国的第四大能源,其生长过程中可以实现CO2的近零排放或零增长。煤炭是我国的主导能源,但是其生产开发和利用过程中带来了严重的环境污染和生态破坏。将煤及生物质转化为氢,既能提高煤及生物质的利用率,又能减少大气污染,具有能源环保双重作用。 本文采用理论研究和实验验证相结合的方法,以甲醇、纤维素、麦秸及煤/羧甲级基纤维素钠为研究对象,应用Gibbs自由能最小化原理,深入系统地研究了温度、压力、浓度等因素对生物质及煤的超临界水气化制氢所得气体产物的气体产量、摩尔含量、高热值、气化率、冷气效率等的影响。研究表明:（1）温度对气化产氢率有显著的影响。甲醇、纤维素、麦秸以及煤/羧甲级纤维素钠在超临界水气化制氢过程各有不同的适宜制氢温度范围;（2）在所考察的研究范围内,压力对生物质及煤的超临界水气化的气体产物的组成没有明显的影响;（3）在所研究的范围内,物料浓度的升高会导致混和产物中氢气的含量降低,二氧化碳增多,甲烷的含量有稍许增加,一氧化碳和其它烷烃（碳原子数≥2）含量基本不变;（4）产品气体的高热值随温度升高而减少,随浓度的增加而增加;气化效率及冷气效率与之相反。 通过对生物质及煤在超临界水中转化为富氢气体的研究,获得了影响这一洁净能源转化过程的关键因素,揭示了生物质及煤在超临界水中转化为富氢气体的基本热力学规律,该研究对生物质及煤的超临界水气化制氢过程的设计、优化及完善具有重要的指导意义。