近日，金沙2004路线js5生物质热化学转化工作室在热力学领域Top期刊Energy Conversion and Management（2021影响因子：9.709）发表题为“Exploring kinetic mechanisms of biomass pyrolysis using generalized logistic mixture model”的研究论文，探究广义logistic混合模型（Generalized Logistic Mixture Model，下简称GLMM）解析生物质热解重叠过程的适用性，为生物质热解机理解析提供新思路。

图1. 论文发表截图

 

生物质热解是指在无氧或者少氧条件下加热生物质，使其转化为生物油、热解炭和热解合成气的一种热化学转化方式。生物质热解动力学是探究生物质热解机理、模拟及优化生物质热解过程的基础。由于组成及热解反应的复杂性，生物质的热解过程呈现多过程重叠现象，如何分离及分析生物质热解过程中的子过程是一个学界难点。

论文提出采用GLMM解析生物质热解动力学过程。模型方程如下：

论文给出了GLMM的理论分析，包括模型参数的物理意义、敏感性与优化求解，以及模型的化学动力学解释。理论研究结果可以为GLMM解析生物质热解动力学过程提供理论支撑。

图2. GLMM参数敏感性分析结果

 

论文对理论模拟数据及生物质（未处理及酸处理的玉米秸秆及棉杆）热解动力学实验数据进行拟合分析。结果表明：GLMM拟合精度高，能有效分离生物质热解重叠过程，且每个分离出的子过程与生物质伪组分的分解过程相吻合；GLMM具有平滑实验数据的功能，能有效降低数据噪声对计算结果的影响；通过优化计算得到模型参数数值的变化趋势，可进一步探究酸处理对生物质热解的影响机制。

图3. GLMM对模拟平行过程分析结果

图4. GLMM对未处理及酸处理玉米秸秆热解过程分析结果

图5. GLMM对未处理及酸处理棉杆热解过程分析结果

 

金沙2004路线js5“生物质热化学转化”工作室硕士生邹剑锋为本文第一作者，工作室责任老师蔡均猛为通讯作者。金沙2004路线js5硕士生胡杭丽，博士生李冲、李英凯和Dominic Yellezuome，金沙2004路线js5中英低碳学院薛渊老师，山东理工大学何芳老师，上海理工大学张兴光老师和澳大利亚Curtin University博士生Md. Maksudur Ra​​hman参与了研究工作。

图6. 论文图形摘要

 

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890422003181