KOH-水蒸气活化法制备煤基活性炭与氢气的研究

"KOH-水蒸气活化法制备煤基活性炭和氢气的研究，重点关注浸渍比、活化温度和活化时间对活性炭性能及氢气生成的影响。" 本文详细探讨了使用KOH-水蒸气活化法制备煤基活性炭并副产氢气的过程。研究中选用神府3#煤作为原料，通过调整不同工艺参数，如浸渍比（KOH与煤的质量比）、活化温度和活化时间，分析了它们对活性炭吸附性能和氢气产量的效应。活性炭的性能通常通过碘值和亚甲基蓝值来衡量，这两个指标分别代表活性炭对小分子和大分子吸附的能力。 实验结果显示，当浸渍比为0.5，活化温度达到700℃，单元活化时间为10分钟时，得到的活性炭表现出最优性能，碘值高达837 mg/g，亚甲基蓝吸附值为431 mg/g，这意味着该活性炭具有良好的微孔结构和大比表面积，适用于多种吸附应用。同时，在这种条件下，每克煤可产生约33.1 mmol的氢气，展示了活化过程中的氢气生成潜力。 活化过程的机理研究指出，KOH作为活化剂能够与煤发生化学反应，打开煤的结构，形成丰富的孔隙，从而提高活性炭的吸附能力。水蒸气的引入则有助于进一步分解煤分子，促进氢气的释放。此耦合活化工艺在减少KOH用量的同时，实现了氢能源和炭材料的双重产出，是一种环保且高效的制氢和活性炭制备策略。 活性炭因其独特的孔隙结构和高比表面积，广泛应用于吸附、污水处理、气体净化等多个领域。而氢气作为一种清洁的能源载体，对于替代化石燃料、减少温室气体排放具有重要意义。因此，这种耦合活化工艺对于煤炭资源的有效利用和可持续能源开发具有深远的科学价值和工业应用前景。 本文的研究工作得到了陕西省国际合作项目、陕西省重大科技专项项目和延安大学科研启动基金的支持，体现了科学研究与地方产业发展的紧密联系。通过优化工艺条件，有望推动煤基活性炭和氢气生产的工业化进程，为能源转型提供技术支持。