生物質(zhì)是自然界是唯一含碳的可再生能源，可以通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程制備液體燃料、燃?xì)狻?、電等多種能源產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿薮?。多年來，過程的經(jīng)濟(jì)性一直是生物質(zhì)能發(fā)展的主要瓶頸。生物質(zhì)氣炭聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可同時生產(chǎn)燃?xì)夂蜕锇虢梗ㄉ锾浚?，燃?xì)饪赏ㄟ^催化轉(zhuǎn)化制取汽油、柴油或航空煤油等能源產(chǎn)品；也可以經(jīng)凈化調(diào)變脫碳純化過程制得高純氫用于氫燃料電池發(fā)電；生物炭經(jīng)活化處理可作為土壤改良劑和炭材料。氣炭聯(lián)產(chǎn)可以實現(xiàn)生物質(zhì)綜合利用，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提高經(jīng)濟(jì)性。
青島能源所熱化學(xué)轉(zhuǎn)化研究組多年來致力于生物質(zhì)、煤和固體廢棄物等含碳資源的多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)。該研究組陳天舉副研究員與碳基材料與能源應(yīng)用研究組何建江副研究員合作開展了生物炭活化及應(yīng)用于碳鋰離子電池研究，近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際能源領(lǐng)域期刊《Energy》上。生物質(zhì)富氧氣化剩余生物炭經(jīng)活化處理后顯示出良好的理化特性，其比表面積可達(dá)1715 m2 g-1，材料呈現(xiàn)類石墨烯片層結(jié)構(gòu)。應(yīng)用在碳鋰離子電池中也顯示了良好的性能，在電流密度100 mA g-1條件下，平均電荷容量為327 mAh g-1；在電流密度500 mA g-1條件下，電池庫倫效率可達(dá)99.5%。相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖所示。該成果為生物半焦的下游高附加值利用拓展了新途徑，有望明顯改善生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用過程的總體經(jīng)濟(jì)性能。
生物炭理化特性及碳鋰離子電池特性：(a)BET， (b)TEM，(c)電流對吸放電影響，(d)恒電流下吸放電和庫倫效率
該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金委的資助。（文/圖 陳天舉）
相關(guān)論文：
Chen Tianju, Zhang Juan, Wang Zhiqi, Zhao Ruidong, He Jianjiang, Wu Jinhu, Qin Jianguang. Oxygen-enriched Gasification of lignocellulosic biomass: Syngas analysis, physicochemical characteristics of the carbon-rich material and its utilization as an anode in lithium ion battery, Energy, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118771.
