所属领域

绿色低碳能源

技术成熟度

中试实验完成

应用行业

生物质能利用

合作方式

技术合作

成果概况

利用溶胶-凝胶法制备了一系列生物质气化焦油脱除催化剂，研究了其对900 °C下竹屑、秸秆和玉米杆等生物质热解焦油的催化裂解性能，揭示了催化剂组成对生物质焦油催化裂解产物和气体产率规律的影响。该系列催化剂的应用可有效提高生物质在气化流程总产气量和H2产率，降低了焦油含量。催化剂对焦油转化显出积极的催化转化效果，提高了生物质气化合成气品质和低位热值。催化剂表面的氧空位和金属活性位点参与催化反应，加快了焦油分子中羧基和含氧化合物的分解，从而提升了CO和H2O的产率。H2O在高温反应中裂解为氢气和氧自由基，补充了晶格氧的缺失，提高了H2产量。

关键技术

（1）开发了一种温和条件下高性能生物质焦油脱除催化剂。通过XRD、XPS、BET、O2-TPD、H2-TPR和NH3-TPD等表征手段探究了掺杂比例对于催化剂晶体结构性质、氧化还原性、离子价态、质构特性以及表面酸碱性的影响规律，分析了催化剂的理化性质对煤/生物质热解过程中焦油裂解特性，基于焦油裂解产物分布特性和催化剂结构特性演变规律，阐明掺杂改性催化裂解生物质热解焦油作用机理，开发了一种具有适应性强、活性高钙钛矿催化剂。

（2）提出了一种催化剂改性方法。采用溶胶-凝胶法改性催化剂，使得其孔隙结构稳定，孔径适中，增强了催化剂孔的结构稳定和择形催化。掺杂改性催化剂颗粒分散均匀，在热解过程中有助于表面活性氧与积碳的反应，降低积碳生成速率。反应后催化剂表面形成了颗粒和片状积碳，覆盖活性位点。有效降低积碳速率，减小积碳颗粒尺寸。

应用领域和市场前景

寻找一种温和条件下能促进共生物质焦油的分解升级的方法对实现生物质资源的清洁和分级分质利用具有十分重要的意义，也是实现生物质气化技术工业化生产的主要挑战和市场发展前景之一。