（文件）东南大学能源与环境学院马隆龙教授团队《Energy》：生物质组分水热碳化产物预测模型及经验公式

近日，东南大学能源与环境学院马隆龙教授团队在能源领域国际权威期刊《Energy》（IF=9.1）上发表了题为"Hydrothermal carbonization of multicomponents in Biomass: Prediction and analysis of solid fuel properties"的研究论文，第一作者为课题组硕士研究生季家数。该研究开展了由生物质典型组分（木质素、纤维素、半纤维素、蛋白质和脂质）按不同比例组成的46个不同样品的水热碳化实验，成功揭示了生物质多组分水热碳化过程中的协同效应，并根据实验结果开发了高精度预测水热碳化产物质量收率、产物热值、能量收率的数学模型。值得关注的是，研究中关键的水热碳化过程实验使用贵州闪励实验仪器有限公司生产的四工位平行反应釜完成的，该反应釜可以开展同一温度下的多个高温高压的平行实验，实验数据规律性好，重复性高，并能大大提高研究效率，缩短研究周期。

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该研究采用贵州闪励实验仪器有限公司的四工位平行反应釜（Four-station parallel reactor），对生物质典型组分（木质素、纤维素、半纤维素、蛋白质和脂质）进行多组分比例混合的水热碳化（HTC）实验，系统研究了组分间协同效应对水热碳燃料特性的影响。研究发现，当蛋白质添加到木质纤维素组分中时，产生了显著的正协同效应，协同系数高达47%；在木质纤维素组分之间，半纤维素-木质素混合物也表现出协同效应。基于实验数据，开发了水热碳质量产率（MY）、高热值（HHV）和能量产率（EY）的预测模型，R²值分别达到98.9%、96.7%和95.7%。使用烟草茎、啤酒糟和土霉素残留物三种实际生物质验证了预测模型，实验值均位于预测值90%-95%的置信区间内。热重分析（TG）结果表明，实际生物质与模拟生物质衍生水热碳表现出相似的质量损失行为和速率，进一步验证了模型的可靠性。本研究不仅为生物质水热碳化过程提供了理论指导，也为大规模生物质处理提供了实用工具。

原文信息：

https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.137876