合肥工业大学研发世界首套生物炭高效制备装置，年产量可达5万吨

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一根根新鲜的竹子，经过切割成5公分大小的竹片后，被送入炭化炉中。半小时后，随着操作工的一声呼喊，炉壁缓缓开启，乌黑发亮的竹炭从炉内流出，散发着迷人的芳香。这一幕，让人仿佛置身于一个奇妙的转化世界。

7月16日，科技日报的记者有幸在安徽昊丰新能源科技有限公司的生产车间内，与科研人员一同见证了这一令人惊叹的场景。合肥工业大学的邢献军教授激动地指出：“这是全球首套运用生物质催化转化技术来生产生物炭的装置，其年产量高达5万吨。我们成功地将生物质转化为一种可持续利用的资源！”

 

以毛竹为原料制成的生物炭，其转化率得到了显著提升。在2009年的一次国际能源学术会议上，邢献军与众多学者共同探讨了“化石能源枯竭后的人类能源出路”这一议题。他回忆道，那时生物质能源被普遍认为是极具潜力的替代能源。

 

生物质，这一通过光合作用形成的有机体宝库，不仅包括动植物和微生物，还承载着重要的能源和资源价值。邢献军指出，生物质来源广泛且可再生，只要有适宜的环境条件，便能持续生长并转化为能源。

 

然而，当时生物质的利用方式主要局限于焚烧发电，这种简单的转化方式不仅效率低下，还存在环保问题。邢献军因此立志于推动生物质的高效利用，他瞄准了新领域，致力于研发相关技术。

 

面对千百年传承的制炭技术——高温热解与低温烘焙，邢献军思考如何提升炭转化率。他带领团队不断探索，最终在2011年成功组建了先进能源技术与装备研究院，并开启了生物质催化转化制备生物炭技术的研究之旅。

 

在项目初期面临资金和团队等多重挑战时，邢献军毫不退缩，他倾尽所有积蓄并邀请同事共同奋斗。经过不懈努力，他们终于在当年7月成功产出世界首套通过催化转化制备的生物炭，虽然仅有500克，却让邢献军倍感兴奋。

 

此后，他们持续致力于提高效能和扩大产量。张学飞博士回忆道，为寻找最佳工艺参数，团队进行了上万次实验。如今，他们的研究成果已成功应用于生产实际，为人类能源转型贡献了一份力量。

在此阶段，团队成功研发出“固溶分压技术”，该技术能够将反应中产生的含碳气体全部重新压入生物炭分子内部，从而确保生物质中的碳元素能完全转化为炭。这一技术突破使得炭转化率大幅提升至约60%，意味着除了生物质固有的近40%含水量外，其余成分几乎都能被有效炭化。

在面临如何缩短生物质炭化时间这一挑战时，邢献军团队不断探索。他们力求将亿万年的自然炭化过程浓缩在数小时之内，以降低能耗。经过数年的研究与实践，团队终于在2013年找到了突破口，将炭化时间从7天显著缩短至1天，这一进展极大地增强了他们的信心。

 

随后，团队通过实验与数值模拟相结合的方法，进一步找到了生物质炭化过程中相变的“临界能量点”，并据此设计了最佳催化剂，实现了生物炭的可控制备。经过持续的努力，炭化时间再次被缩短至12小时以内，之后更是逐步缩短至1小时、42分钟，最终达到了惊人的30分钟！这不仅显著提高了生物质炭化的生产效率，还实现了近乎零排放的生产过程。

 

在2019年末，团队成功研发出世界首台日产100吨生物质炭的炭化炉，并实现了单炉一次制备1吨、年产5000吨生物炭的壮举。这一系列成就标志着团队在生物质高效转化领域取得了重要的突破。

 

2019年末，世界首台日产100吨生物质炭的炭化炉成功定型下线，这一重大突破标志着生物质高效转化领域迈出了关键一步。邢献军团队的实验室不仅是一个科研场所，更是一个充满创新与活力的工业车间。这里陈列着团队自主研发的各种炭化炉和机加工设备，见证了他们从农作物秸秆到生物炭的转化之旅。

邢献军表示，每一次工艺参数的调整都需要对设备进行改进，但正是这种不断尝试的精神，让他们能够不断创新，突破技术难题。他们自主研发的炭化炉和设备，不仅提高了生物炭的产量和质量，更为实现大规模高效制备奠定了坚实基础。

 

在科研道路上，邢献军团队始终保持着对创新的追求和对目标的坚定。他们不仅获得了众多奖项，还发表了大量高水平论文。当生物炭实现大规模高效制备后，他们又进一步探索了利用生物炭制备碳基新材料的可能性。

 

邢献军指出，理论上所有生物质都可以作为制备生物炭的材料，其中农林废弃物是理想的原料。他们成功研发的超声波生物炭活化装置，更是将活性生物炭的价值提升到了新高度。利用生物炭制备的石墨材料、高性能锂电池负极材料等储能产品，已经取得了实质性进展，即将实现产业化。

 

在未来的科技创新道路上，邢献军团队将继续深入贯彻落实习近平总书记的重要讲话精神，瞄准产业需求做科研，将论文成果转化为实际生产力。他们致力于为实现“双碳”目标提供更多清洁能源和可再生绿炭资源，助力绿色低碳发展。