研究成果

Energy—“生物質熱化學轉化”創新工作室本科生發表有關主曲線法的論文

發布時間:2021-06-22 

近日,上海交大農生學院資環系本科生羅來鵬同學在熱力學領域頂尖期刊《Energy》(中科院分區一區期刊,影响因子6.082)上发表题为“Insight into master plots method for kinetic analysis of lignocellulosic biomass pyrolysis”的研究论文。

圖1. 论文发表截图

 

生物质热解是在完全无氧或缺氧的条件下,将生物质加热到中温,得到生物油,生物炭和热解气的热化学转化过程。生物质热解动力学研究是计算生物质热解热力学参数和探究生物质热解机理的基础。求解动力学三因子(即动力学活化能,频率因子和动力学机理函数)是生物质热解动力学研究的关键。活化能通常利用等转化率方法计算,而动力学机理函数则常通过主曲线法(Master plots method)求解。然而,主曲线法求解动力学机理函数的准确性及其在生物质热解动力学分析中的适用性还有待系统研究。

論文分析了多個理論模擬生物質熱解動力學過程,結果表明:頻率因子隨反應進度的變化程度是決定主曲線法准確性的關鍵因素;等轉化率法求解得到的活化能准確性及活化能隨反應進度的變化是影響主曲線法的重要因素;利用主曲線法解析頻率因子隨反應進度變化劇烈的化學過程會導致動力學機理函數的誤判;生物質組分複雜,生物質熱解過程牽涉反應數量多,熱解動力學參數通常隨反應進度變化劇烈,主曲線法在生物質熱解動力學分析中的適用性差。基于動力學補償效應和經驗動力學機理函數,論文最後還提出一個新的求解化學反應過程動力學機理函數的設想。

圖2. 論文部分結果圖形

 

罗来鹏同学于2018年加入蔡均猛老师主导的“生物质热化学转化”创新工作室,开展生物质热解研究。本论文是他加入工作室后的第二篇论文(第一篇:Energy & Fuels, 2020, 34 (4), 4874-4881.)。论文的通讯作者是上海交大农生学院蔡均猛老师,合作者包括农生学院资环系本科生张智一同学,农生学院博士生李冲和Nishu,山东理工大学何芳老师和上海理工大学张兴光老师。

圖3. 论文的图形摘要

 

論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544221014420

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