基于密度泛函理论的海藻热解中美拉德反应机理研究
2021-06-30程晓雪蒋鼎何志霞王爽
能源研究与利用 2021年3期
程晓雪,蒋鼎,何志霞,王爽
(1.江苏大学能源与动力工程学院,江苏 镇江 212013;2.江苏大学能源研究院, 江苏 镇江 212013)
由于石油、天然气和煤炭等化石能源的过度开发,造成严重的能源危机和环境污染。出于缓解当前的严峻形势,可再生能源成为了全球关注的热点[1-2]。作为化石燃料的替代品的生物质能越来越受全世界的重视,生物质能的利用方式多种多样且理论上作为光合作用固碳的产物又促进新一轮排放的温室气体的固碳过程,生物质能的广泛利用可以有效改善目前的能源结构,促进节能经济的可持续发展[3-5]。生物质具有来源广泛,储量丰富和可再生的特点使其成为第四大能源[6-7]。
生物质的利用方式多种多样,热解是生物质利用的重要手段。生物质热解主要产生焦油、焦炭和热解气,其中焦油与焦炭因为其碳链长度及其不饱和结构可以进一步发生反应生成更多高价值产物[8-10]。热解制油的原料主要为陆上生物质和海洋生物质。海洋生物质包含藻类等裸子植物,因不占用耕地,生长周期短和种类繁多等优点已经成为热解制油突破点[11-12]。海洋生物质主要包括大型海藻和微藻。海藻的主要成分是蛋白质,脂类和多糖,主要元素为碳、氢、氧和氮[13-14]。热分解产生的气体产物中有很多含氮组分,会严重影响环境,而且热解得到的焦油和焦炭中也含有大量氮元素,这样对生物油的直接利用和进一步加工都很不利。
美拉德反应(Maillard reaction) 是食品中的氨基化合物(胺、氨基酸、肽和蛋白质) 和羰基化合物(糖类)在食品加工和储藏过程中自然发生的反应[15-16]。……
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