青島能源所開發(fā)生物質(zhì)綜合利用新途徑
生物質(zhì)是自然界唯一含碳的可再生能源，可以通過熱化學轉化過程制備液體燃料、燃氣、熱、電等多種能源產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿薮蟆６嗄陙恚^程的經(jīng)濟性一直是生物質(zhì)能發(fā)展的主要瓶頸。生物質(zhì)氣炭聯(lián)產(chǎn)技術可同時生產(chǎn)燃氣和生物半焦（生物炭），燃氣可通過催化轉化制取汽油、柴油或航空煤油等能源產(chǎn)品；也可以經(jīng)凈化調(diào)變脫碳純化過程制得高純氫用于氫燃料電池發(fā)電；生物炭經(jīng)活化處理可作為土壤改良劑和炭材料。氣炭聯(lián)產(chǎn)可以實現(xiàn)生物質(zhì)綜合利用，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提高經(jīng)濟性。
青島能源所熱化學轉化研究組多年來致力于生物質(zhì)、煤和固體廢棄物等含碳資源的多聯(lián)產(chǎn)應用技術的研究開發(fā)。該研究組陳天舉副研究員與碳基材料與能源應用研究組何建江副研究員合作開展了生物炭活化及應用于碳鋰離子電池研究，近日，相關研究成果發(fā)表在國際能源領域期刊《Energy》上。生物質(zhì)富氧氣化剩余生物炭經(jīng)活化處理后顯示出良好的理化特性，其比表面積可達1715 m2?g-1，材料呈現(xiàn)類石墨烯片層結構。應用在碳鋰離子電池中也顯示了良好的性能，在電流密度100 mA g-1條件下，平均電荷容量為327 mAh g-1；在電流密度500 mA g-1條件下，電池庫倫效率可達99.5%。相關數(shù)據(jù)如下圖所示。該成果為生物半焦的下游高附加值利用拓展了新途徑，有望明顯改善生物質(zhì)轉化利用過程的總體經(jīng)濟性能。
生物炭理化特性及碳鋰離子電池特性：(a)BET， (b)TEM，(c)電流對吸放電影響，(d)恒電流下吸放電和庫倫效率
該工作得到了科技部重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金委的資助。（文/圖 陳天舉）
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Chen Tianju, Zhang Juan, Wang Zhiqi, Zhao Ruidong, He Jianjiang, Wu Jinhu, Qin Jianguang. Oxygen-enriched Gasification of lignocellulosic biomass: Syngas analysis, physicochemical characteristics of the carbon-rich material and its utilization as an anode in lithium ion battery, Energy, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118771.
