Effects of the endogenous potassium and calcium metal ions on the yields and characteristics of products drived from pyrolysis of corn stalk
Year: 2025
Type: article
Abstract: 生物质灰分中的内源性碱和碱土金属（AAEMs）及其热解温度对热解多联产产物特性具有显著的影响。本工作选取碱金属（钾）和碱土金属（钙）作为AAEMs的代表性金属，通过浸渍法向玉米秸秆中添加不同浓度（2%、5%、7%）的钾离子（K+）和钙离子（Ca2+），并在400、500、600 ℃下进行固定床热解实验，研究了热解气、液、固三相产物的产率与组成。结果表明，随着金属离子浓度提高，生物炭产率显著上升，其中，钙离子在7%浓度时炭产率达到24.96%，而生物油产率普遍下降。Ca2+凭借其强 Lewis 酸性显著促进H2生成，在7%浓度时H2在气体中占比达32.49%，并推动呋喃类化合物富集至65.88%；K+在低浓度时有利于酚类物质形成，高浓度则促进酮类化合物生成并加剧生物油裂解。随着热解温度从400 ℃升高至600 ℃，生物炭产率下降，气体产率持续增加。高温促进挥发分的二次裂解和重整反应，显著提高H2和CH4产量，同时抑制含氧组分生成。600 ℃时，钾离子催化使酸类物质含量上升至39.41%，而钙离子催化下呋喃类物质含量提高至65.89%。本研究通过调控金属离子浓度与热解温度，实现了对生物油高值组分与高能气体的定向调控，为生物质热解产物的优化利用提供了理论依据。
Authors: Hanle CAI, Liang ZHU, Wei CAI, Weimiao LU, Yutao ZHANG, Zhongqing MA
Institution: Zhejiang A & F University
Language: English
Subfield: Biomedical Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
Award: G1831632617
OpenAlex ID: W4415906270