铁铜基微波吸收剂强化硬煤微波热解：降低能耗与提升产物能效的创新研究

针对传统煤热解能耗高、效率低的问题，研究人员通过添加铁铜基微波吸收剂（μ-Fe、n-Cu、Fe2 O3 等）催化硬煤微波热解（MWP），显著缩短启动时间（56-96%）和总时长（25-48%），降低单位能耗55-84%，产气成本减少超2倍/MJ，为绿色煤化工提供高效解决方案。

　　

煤炭作为全球主要能源之一，其利用过程却面临高污染、低效率的困境。传统热解技术虽能转化煤炭为高能产物（如半焦、合成气），但存在能耗大、时间长等弊端。微波热解（MWP）因其快速体积加热特性被视为革新方案，但如何进一步优化能耗与产物性能仍是挑战。俄罗斯科学基金会资助团队在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》发表研究，通过引入铁铜基微波吸收剂，实现了硬煤MWP过程的革命性增效。

研究采用库兹巴斯D级硬煤，结合微/纳米级金属粉末（μ-Fe、n-Cu）及其氧化物（CuO、Fe₂
O₃
），通过电爆炸法制备纳米颗粒。利用微波反应系统监测热解动力学，结合热重分析（TGA）和气体色谱评估产物特性，量化能耗与经济效益。

研究结果

1. 吸收剂催化效应：铁铜基添加剂使热解启动时间缩短56-96%，总时长减少25-48%，其中纳米铜（n-Cu）表现最优。
2. 能耗优化：单位能耗降低55-84%，产气能源成本下降超50%，每MJ气体生产成本减少2倍以上。
3. 环境效益：生成气中CO₂
   含量显著降低，CO与H₂
   占比提升，符合低碳能源趋势。
4. 结构影响：金属氧化物促进煤孔隙发育，Fe₂
   O₃
   组固体残渣比铁线圈组多15%。

结论与意义
该研究证实微波吸收剂可定向调控煤热解过程，Alexander Tsimmerman等提出的铁铜催化体系不仅大幅提升能效，更推动煤基能源向绿色化、经济化转型。技术突破为工业级MWP装置设计提供理论支撑，尤其对依赖煤炭资源的发展中国家具有战略价值。未来需探索吸收剂回收机制及规模化应用瓶颈，以加速技术落地。