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整体生物炭的固有电导率
Biomass & Bioenergy ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-01-14 , DOI: 10.1016/j.biombioe.2024.107051 Randeep Gabhi , Kassie Tan , Tianjie Feng , Donald W. Kirk , Mauro Giorcelli , Alberto Tagliaferro , Charles Q. Jia
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更新日期:2024-01-14
Biomass & Bioenergy ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-01-14 , DOI: 10.1016/j.biombioe.2024.107051 Randeep Gabhi , Kassie Tan , Tianjie Feng , Donald W. Kirk , Mauro Giorcelli , Alberto Tagliaferro , Charles Q. Jia
虽然生物炭是缓解气候变化的有效且可行的工具,但整体生物炭正在作为一种功能材料,用于增强可持续性的应用,例如可再生能源存储和低成本、高效的水净化。其性能取决于其物理和化学特性,包括导电性。整体式生物炭的体积电导率预计将依赖于其碳基质的孔隙率和电导率(固有电导率),这是尚未系统研究的基本特性。这项工作辨别了固有电导率及其对生物质种类和碳化温度的依赖性。我们通过超慢热解过程碳化了四种硬木、三种软木和竹子,并表征了生物炭的化学和结构特性。我们修改了双探针方法并沿轴向测量了体电导率。体积电导率和密度遵循线性关系和雷诺-霍夫关系,从而可以确定本征电导率。固有电导率随着热解温度的增加而增加,并且在 1500 °C 时变得与木材种类无关。
根据线性模型,1500℃下生产的木质生物炭的最高值为14,600 S/m。竹生物炭具有较高的固有电导率(21,000 S/m),这归因于竹子生物炭中的高纤维素含量和大石墨纳米晶体尺寸。此外,改进的双探针方法最大限度地减少了测量不确定性,并能够量化生物炭电导率的自然变化,对于相同的木种,生物炭电导率的自然变化小于 10%。这些发现将有助于增强整体生物炭作为低成本、高性能功能材料的潜力。
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