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生物质原料活性炭制备有新法

时间:2011-07-14 17:10:16来源:科学时报
    东南大学能源与环境学院教授仲兆平和张居兵博士等组成的课题组,研究出利用化学活化法以竹子为原料制备直接碳燃料电池(DCFC)用活性炭的新技术。该技术可充分利用国内丰富的秸秆等生物质资源,在废弃物资源化利用、避免生物质焚烧所造成的环境污染方面作出有益探索。
    能源是人类社会赖以生存的物质基础。随着生活水平的不断提高,人们对能源的需求也不断加大,煤炭、石油等传统化石能源消耗迅速,资源短缺日益严重。开发和利用新能源及可再生能源,是我国能源的长期发展战略,也是保证我国经济稳定、可持续发展的政策措施之一。
    生物质是一种典型的可再生能源,地球上每年通过植物光合作用固定的碳元素达2000亿吨。据计算,中国生物质资源生产潜力可达650亿吨/年,折合33亿吨标准煤,相当于每年化石资源消耗总量的3倍以上。国内大部分生物质资源(农作物秸秆等)被直接焚烧,造成资源的大量浪费,同时也造成环境的严重污染。
    直接碳燃料电池是一种将燃料碳的化学能通过电化学氧化过程直接转化为电能的装置,属于一种高温燃料电池,具有理论效率接近100%、污染物排放少、固体碳燃料来源广泛、碳燃料能量密度高、电池结构简单等优点。
    在《中国电机工程学报》(Proceedings of the CSEE)第30卷23期发表的《直接碳燃料电池竹质活性炭的制备》一文中,仲兆平和张居兵等科研人员利用化学活化法对以竹子为原料制备直接碳燃料电池用活性炭进行了探索。论文详细分析了活化工况对活性炭比表面积、孔容积、体积电阻率和灰分的影响,并采用HNO3浸渍实现活性炭表面含氧官能团的改性及除灰,最后分析了活性炭、活性碳纤维及石墨在DCFC中的性能。结果表明,自制活性炭的效果明显优于其他两种碳燃料,是一种较为合适的DCFC燃料。
    仲兆平等组成的课题组长期以来从事生物质综合利用、大气污染控制及新能源方面的研究工作,承担了多项国家自然科学基金、“973”计划和“863”计划项目。在总结前人研究的基础上,率先提出了DCFC燃料的要求、制备方法,并辅以相关的实验进行验证,为今后的研究工作提供了理论依据并积累了实践经验。

    该技术可充分利用国内丰富的生物质资源,既是一种废弃物的资源化利用方式,又可避免生物质焚烧时产生的大量污染物,同时也为DCFC提供了充足的原料。随着能源需求的进一步增加,以及人们对环境质量要求的提高,该技术必将在不久的将来得到广泛应用。(王学健)

 

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