[00712286]生物质全组分热分解机理与产物高值化调控方法

该项目属于能源科学技术(480)领域。 作为唯一含碳的可再生能源，生物质高值化综合利用是当今世界重大热门课题，受到各国政府与科学家的高度重视和广泛关注，许多国家制定了专门的研究开发计划，如美国的能源农场、德国的国家生物质能行动计划，中国在《可再生能源中长期发展规划》中明确提出大力发展生物质能产业。热解是生物质高效转化最重要的平台技术之一，可同时获得燃气、生物油和焦炭三态产物，成为生物质高值化综合利用的重要方向和研究热点。然而，生物质组成多变，热解反应复杂，产物定向调控和协同提质困难，是制约生物质高值化利用的世界性难题。鉴于此，该项目在国家973计划、国家自科基金等支持下，历经近二十年系统深入的研究，揭示了生物质热解机理，提出了产物定向调控机制，建立了生物质热解增值联产方法，形成了生物质全组分热解与产物高值化调控的基础理论和方法体系，相关成果处于国际同类研究的领先水平，主要科学发现如下： 1.阐明了生物质热解过程机理。详细解析了生物质微观大分子组成结构及其热解过程中的演变规律，首次揭示了生物质三组分热解微观过程与机理，引领生物质热解机理的研究进入了全新的阶段。相关成果作为生物质热解基础理论获得国内外50余位院士、20余位国际期刊主编等大量引用，单篇他引高达2893次。 2.提出了生物质热解目标产物定向调控机制。揭示了微波干燥和低温脱氧过程中含氧基团迁徙转化路径，解析了热解中间产物与无机矿物的作用关系，提出了通过原位催化强化热解析氢脱羧过程促进产物富集的新思路，形成了基于源头调质和过程强化的生物质热解目标产物定向调控机制。 相关成果获得英国工程院Swithenbank院士、加拿大皇家学会与工程院两院院士Dalai教授等多位国内外权威学者的高度认可和积极评价。 3.建立了生物质热解增值联产新方法。揭示了生物质热解炭、气、油关联关系和协同提质机制，构建了原料、预处理、热解过程、产物的关联耦合及综合评价模型，率先建立了生物质全组分全利用的热解增值联产新方法。相关成果被澳大利亚工程院Bhargava院士、巴西科学院Mangrich院士等国内外权威学者引用，评价为具备更高产出(higher outcome value)的方法。 5篇代表作发表在Fuel、太阳能学报等国内外能源领域权威期刊，据Web ofSCIence和CSCD数据库统计，5篇代表作总他引3146次。其中代表作1的被引频次位于中国所有已发表论文的第77位，在全球生物质热解领域研究性论文中位列首位；项目团队在“生物质热解机理”和“生物质多联产”主题发表的论文全球第一。完成人现任Fuel Processing Technology副主编和Fuel、Journal of the EnergyInstitute、Journal of Analytical and Applied Pyrolysis编委。代表作的引文发表于Science、Prog.Energ.Combust、Chemical Review等顶级期刊，作者来自于英国牛津大学、美国普林斯顿大学、德国普朗克研究所、瑞典皇家理工学院等2000余个权威研究机构，包括60余位院士、30余位国际期刊主编和副主编、200余位国际权威学会Fellow。德国科学院Ferdi院士、英国皇家学会King院士、欧洲人文科学院Lau院士等认为该项目的工作具有基础理论支撑性(used as a benchmark)。基于该项目开发的生物质热解多联产技术获得中国专利优秀奖和全球可再生能源领域最具投资价值的领先技术蓝天奖，制定了《规模化生物质热解炭气油联产工程设计规范》国家标准，作为平台技术被列入中国工程院“中国能源技术革命”重大战略咨询报告，实现了生物质热解理论研究和技术应用的重大突破，带动了生物质能源产业的发展。