综述：生物质衍生水热碳化碳：一种碳负性光催化平台

本综述系统探讨了油棕空果串（OPEFB）在中试规模流化床气化炉中的热化学转化性能，揭示了空气、蒸汽及氮气作为气化剂对合成气（syngas）组分与产率的调控机制。研究证实蒸汽气化可高效富集H2（最高达52% v/v）与CH4，而空气气化优先生成CO（0.56 g/g生物质），为生物质清洁能源化与循环生物经济（circular bioeconomy）提供了关键技术支撑。

　　

材料与方法

本研究以油棕空果串（OPEFB）为研究对象，通过破碎筛分制备标准化粒径样本，并采用工业分析（ proximate analysis ）与元素分析（ ultimate analysis ）表征其理化特性。气化实验在配备气体在线分析系统的中试流化床反应器中进行，分别以空气、蒸汽及氮气作为气化剂，系统调控当量比（ ER ）、温度及气流速率等参数，通过气相色谱（ GC ）定量分析合成气中H₂、CO、CH₄、CO₂等组分的分布与产率。

结果与讨论

OPEFB的工业分析显示其具有高挥发分（ 76.8?% ）和固定碳（ 15.2?% ）含量，灰分仅占 8.0?% ，元素组成中碳、氧、氢占比分别为 45.7?% 、 47.2?% 和 6.3?% ，表明其适于能量转化。木质纤维素组分中纤维素、半纤维素和木质素分别为 50.9?% 、 29.6?% 与 17.8?% ，与甘蔗渣等传统能源作物相当。

气化实验表明，气化剂类型显著影响产物分布：

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  空气气化在 ER=0.43 时实现最高CO产率（ 0.56?g/g生物质 ），但H₂与CH₄生成受限；
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  蒸汽气化促进水煤气变换反应（ water-gas shift reaction ），H₂浓度高达 52?% v/v ，CH₄产率提升至 0.05?g/g生物质 ；
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  氮气氛围抑制氧化反应，促进中度H₂生成，但整体产率低于蒸汽气化。

流化床反应器的高传质传热效率有效避免了挥发分积聚，提升了碳转化率（ 94.9?% ）与冷气体效率（ 72?% ）。然而，OPEFB灰分中高钾、氯含量可能导致床层团聚，需通过温度控制（如降至 770?°C ）缓解。

结论

OPEFB作为一种富碳木质纤维素废弃物，可通过流化床气化高效转化为高附加值合成气，其中蒸汽气化是实现氢能富集的最优路径。该技术不仅为棕榈油产业链提供了废弃物资源化解决方案，更契合碳负性（ carbon-negative ）能源战略，对推动可持续生物经济与清洁能源转型具有重要实践意义。