洁净煤技术

作者：刘紫豪, 王万鹏, FOONG Shin Ying, 苏升煜, 艾福轲, 周禧盈, 胡兵, 张全国, 张志萍

关键词：梯级制氢,微波热解,光合生物制氢,产物分布,高值化利用

农林废弃物作为重要的生物质资源，其高值化能源转化是实现可持续发展与“双碳”目标的有效途径之一。为实现农林废弃物的高值化能源转化，创新性地构建了光合生物制氢与微波热解协同的梯级转化模式。该模式旨在克服单一转化技术的局限性，通过生物与热化学过程的耦合，实现全组分资源的梯级、高效利用。以小麦秸秆、月季杆、竹子、棉花杆和花生杆5种典型木质纤维素类废弃物为原料，系统开展了光合生物制氢及微波热解（参数：物料量20 g、热解时间20 min、微波功率800 W）梯级制氢工艺研究。通过气相色谱（GC）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和氮气吸附比表面积（BET）等分析手段，对产氢过程中的物质转化机制、尾渣组分演变及产物分布特征进行了定量定性研究。结果表明：在光能驱动下，光合菌群利用其固氮酶和氢酶系统，通过厌氧光生化反应介导底物中碳水化合物的生物降解与脱氢过程，实现初步产氢（7.994~21.211 mL/g）。光合生物制氢后的尾渣主要富含难降解的木质素和部分未利用的纤维素和半纤维素残余物。尾渣经微波热解后，残余有机质经热裂解、脱羧及芳构化等反应进一步产氢（87.97~226.905 mL/g）。其中竹子总产氢最高达242.235 mL/g，较单一光合生物制氢工艺提升422.35%。微波热解还展现出良好的碳资源赋能潜力（月季杆尾渣得炭率54.64%）和甲烷（竹子尾渣44.812 mL/g）的产出。

来源：2025年第9期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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