-
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
低密度聚乙烯高温热解制氢与固碳技术研究：反应机理与产物调控
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年07月16日 来源：Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 5.8
编辑推荐：
针对塑料废弃物环境污染与资源化难题，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）团队通过700-1600°C梯度实验，揭示LDPE非催化热解制氢规律：1600°C时氢气纯度达98.5 mol.%且固碳产物具工业应用潜力，为塑料化学回收提供新路径。
全球每年产生超过3亿吨塑料垃圾，其中聚乙烯（PE）占比高达32%。传统填埋和机械回收方式面临效率低下、二次污染等问题，而焚烧处理又会产生NOx等有毒气体。德国卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruhe Institute of Technology, KIT）的研究团队在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》发表研究，通过高温热解技术将低密度聚乙烯（LDPE）转化为高纯度氢气和功能性碳材料，为塑料废弃物资源化提供了创新解决方案。
研究采用实验室规模高温固定床反应器，主要技术方法包括：1）在700-1600°C温度区间进行梯度热解实验；2）通过质谱（MS）和气相色谱（GC）分析气相产物组成；3）运用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、动态光散射（DLS）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等多维度表征固碳材料。
【Influence of temperature on the gaseous-product composition】
温度升高导致气体总产率从900°C的峰值降至1600°C的13.7 wt.%，但氢气产率显著提升至11.0 wt.%。1600°C时氢气纯度达98.5 mol.%，而700-900°C主要产物为甲烷和乙烯。冷凝相分析显示，脂肪族和多环芳烃（PAHs）产率在1000°C前递增，后续下降源于气相脱碳形成固体碳。
【LDPE pellets and solid carbon characterization】
固碳材料表征揭示其具有高度石墨化结构，TEM显示纳米级孔隙分布，XRD证实晶体结构有序性，拉曼光谱ID/IG比值为0.87表明缺陷较少，TGA显示热稳定性达600°C以上，满足工业碳材料应用标准。
该研究首次系统阐明LDPE在超高温区（>1000°C）的热解行为，证实无需催化剂即可实现氢产率与纯度的双重提升。通过将塑料转化为氢能和高附加值碳材料，不仅实现碳捕获（59%碳效率），相比传统处理方式更具经济性（21.59 �/吨正收益）。团队特别指出，该工艺可兼容现有石化基础设施，为塑料化学回收规模化应用提供了重要技术参考。Cedric Karel Fonzeu Monguen等研究者强调，未来需进一步优化能耗控制以缩短投资回报周期。
生物通微信公众号
知名企业招聘
