煤電化學(xué)氣化的機理及動力學(xué)研究.pdf

1、煤電化學(xué)氣化是通過電化學(xué)的方法實現(xiàn)煤在低溫下的氣化過程，與傳統(tǒng)煤氣化相比，煤電化學(xué)氣化具有低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)點。該項研究對于實現(xiàn)煤資源的高效、潔凈利用，以及煤化工行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　本課題在前人研究工作的基礎(chǔ)上，采用計時電流、極化曲線等電化學(xué)方法以及氣相色譜、傅立葉變換紅外光譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等物理表征技術(shù)對煤電化學(xué)氣化的機理和動力學(xué)進(jìn)行了初步研究，研究內(nèi)容和得到的主要結(jié)論如下：
　　（1）通過氣相色譜分析，

2、陰極產(chǎn)生的氣體為純凈的H2；酸洗煤電化學(xué)氣化過程中陽極氣體未檢測出CO2和CO；除灰煤電化學(xué)氣化過程中檢測出少量的CO2，未檢測到CO。實驗過程中，陽極還檢測到痕量的H2產(chǎn)生。
　　（2）紅外光譜分析表明，電解后煤表面的羥基以及酚、醇、醚的C-O基團含量大大增加，說明了煤發(fā)生電化學(xué)氣化反應(yīng)有含氧官能團生成。
　　（3）在GC-MS檢測中發(fā)現(xiàn)，電解后萃取物中產(chǎn)生了新的含氧衍生物，其多為酯類、硅氧烷、羧酸類等，可以推斷，在煤漿的

3、電解過程中，原煤中的有機物質(zhì)發(fā)生了氧化，生成了新的含氧的有機中間產(chǎn)物。
　?。?）明確煤電化學(xué)氣化過程的機理為：在低于析氧電勢下，煤電化學(xué)氣化的機理是煤顆粒表面的官能團在電極表面被氧化生成含氧官能團和少量的CO2；在高于析氧電勢時，O2氧化煤顆粒為主反應(yīng)，煤顆粒在電極表面的氧化為副反應(yīng)。
　　（5）通過對極化曲線的研究得到了塔菲爾曲線相關(guān)參數(shù)，參數(shù)表明Fe2+的添加降低了煤電化學(xué)極化的過電勢，促進(jìn)了煤電化學(xué)氣化反應(yīng)；而Fe3