利用超临界水气化技术从乳品废水中富集藻类并催化产氢：碳酸钾的作用与性能评估

本研究针对非可再生化石燃料依赖及温室气体排放问题，由研究人员开展超临界水气化（SCWG）技术处理乳品废水产氢的主题研究。通过添加0.4?vol% Fe2O3提升藻类收获效率（89%）及生长速率（0.85?μm?d?1），并采用14?wt% K2CO3催化剂在600?°C下实现58%氢气摩尔分数、23.65?mol?kg?1产氢量及88%气化效率，为可再生能源应用提供新路径。

　　

研究背景表明，对非可再生化石燃料的依赖普遍存在于多个能源领域，并显著加剧全球变暖。然而，氢能技术的兴起为实现环境可持续性提供了新机遇。凭借其零碳排放特性，氢能有望彻底改变能源利用方式，成为未来重要的能源载体。本研究核心目标是通过超临界水气化（Supercritical Water Gasification, SCWG）技术，从含有0.1、0.2、0.3和0.4?体积百分比（vol%）氧化铁（Fe₂O₃）的乳品废水中生产氢能。实验采用14?重量百分比（wt%）碳酸钾（K₂CO₃）配置的SCWG体系，在400–600?°C的气化温度、25?巴压力及30?分钟停留时间下进行。同时，评估了Fe₂O₃浓度对藻类生长和收获效率的连续影响。

结果显示，0.4?vol% Fe₂O₃浓度可促进藻类生长速率达0.85?微米每天（μm?d^?1），并提升收获效率至89%。由此获得的乳品废水/0.4?vol% Fe₂O₃藻类生物质被用作SCWG过程的原料。进一步实验探讨了碱性催化剂（14?wt% K₂CO₃）及不同气化温度对氢气摩尔分数百分比、氢气选择性、氢气产率及气化效率的影响。结果表明，在600?°C条件下，14?wt% K₂CO₃催化SCWG过程可实现58%的氢气百分比、18.5%的氢气选择性、23.65?摩尔每千克（mol?kg^?1）的氢气产率，以及最高88%的气化效率。所提取的氢能适用于替代能源应用。

结论指出，Fe₂O₃与K₂CO₃在气化过程中的双重作用显著改善了藻类生长并提升了合成气（以氢气为主）的产量。

利益冲突方面，作者声明无相关冲突。