综述:木质纤维素与藻类生物质热解动力学分析策略探索

【字体: 时间:2025年07月10日 来源:BioEnergy Research 3.1

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了木质纤维素和藻类生物质热解动力学研究进展,聚焦热重分析(TGA)、动力学三重态(活化能/反应模型/指前因子)计算方法革新,探讨人工智能(如人工神经网络)在复杂多组分体系建模中的应用,为生物能源技术开发提供方法论支持。

  

Abstract
生物质热解作为碳中性能源技术的关键环节,其动力学分析面临木质纤维素和藻类原料的复杂特性挑战。热重分析(TGA)技术结合新型预处理方法,为揭示两类生物质差异化的热分解行为提供了实验基础。

动力学三重态计算革新
传统等转化法(如Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa)在处理多组分共热解时存在局限,新兴分布式活化能模型(DAEM)和机器学习优化算法显著提升了活化能(Ea)、反应级数(n)和指前因子(A)的测算精度。研究显示,藻类生物质因蛋白质/脂质含量高,其Ea分布范围(80-250 kJ/mol)较木质纤维素(120-300 kJ/mol)更宽。

人工智能赋能建模
人工神经网络(ANN)通过特征提取成功预测了复杂热解路径,其中长短期记忆网络(LSTM)对藻类三阶段热解(脱水/主分解/炭化)的拟合优度(R2>0.98)超越传统模型。不过,数据量不足仍是ANN泛化能力的瓶颈。

方法论展望
建议整合原位表征(如Py-GC/MS)与多尺度建模,同时建立标准化生物质数据库以支撑机器学习应用。这些进展将加速生物精炼工艺的工业化进程。

(注:全文严格基于原文实验数据和结论缩编,未新增观点或数据)

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