一种农业废弃物燃料电池的制作方法

本发明属于直接液体催化燃料电池领域，具体涉及一种农业废弃物燃料电池，在低温下直接将农业废弃物中生物质能转化为电能，兼具环保和电能输出功率密度高、电化学效率高的优点。

背景技术：

农业废弃物是在农业生产过程中被丢弃的有机类物质，主要含有纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖和蛋白等。我国是农业大国，农业废弃物具有巨大的资源化潜力。以秸秆为例，我国每年可产生上亿吨秸秆，秸秆资源十分丰富。农作物秸秆的资源化利用，既可以增加农民收益，也可以减少环境污染，有效利用可再生资源，对于我国农村发展循环经济，推进农业可持续发展具有重要意义。再以与秸秆化学组成类似的酒糟为例，目前我国每年白酒酒糟年产量已超过1亿吨，是白酒行业最大的副产物。酒糟酸度大，不易保存，容易腐烂变质而造成严重的环境污染。如何合理有效利用酒糟，是实现白酒产业资源化利用和可持续发展的关键。

农业废弃物发电不但可以实现农业废弃物的安全处理，同时还可以实现农业废弃物资源化利用，是农业废弃物合理利用的发展趋势。燃料电池具有能量转化效率高和绿色环保的优点，被认为是一项非常具有前景的技术。以农业废弃物为底物的微生物燃料电池技术，可以实现农业废弃物降解和发电同步，功率输出密度一般为0.004-0.025mw/cm²。然而，该技术也存在诸多不足，主要包括输出功率密度低、稳定性差、农业废弃物降解效率低和电极材料催化剂价格昂贵等。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种农业废弃物燃料电池，可以在低温下直接将农业废弃物转化为电能，兼具环保和电能输出功率密度高、电化学效率高的优点。本发明采取如下技术方案：

(1)一种农业废弃物燃料电池，包括阳极侧组成物质、阳极循环系统、质子交换膜、阴极侧组成物质和阴极循环系统，所述的质子交换膜置于阴极循环系统和阳极循环系统之间，阳极侧组成物质储存于阳极循环系统内，阴极侧组成物质储存于阴极循环系统内，两侧物质被质子交换膜隔离开，阳极侧组成物质通过阳极循环系统将携带的电子传递到外部电路中，质子通过质子交换膜与通过阴极循环系统泵入阴极侧组成物质、外电路电子结合生成水。

(2)根据(1)所述的农业废弃物燃料电池，所述质子交换膜具有第一侧和第二侧，阳极电极及溶液置于质子交换膜的第一侧，阴极电极及溶液置于质子交换膜的第二侧。

(3)根据(1)或(2)所述的农业废弃物燃料电池，所述阳极循环系统包括阳极液体循环泵、过滤器、连接阳极电极板与阳极反应池的阳极管路。

(4)根据(1)-(3)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述阴极循环系统包括阴极循环泵、连接阴极电极板与阴极反应池的阴极管路。

(5)根据(1)-(4)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述阳极侧组成物质包括农业废弃物、氧化剂、水、促进剂、农业废弃物降解过程中所生成的中间产物。

(6)根据(1)-(5)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述农业废弃物的干基的纤维素、半纤维素和木质素中任何一项的含量或任意两项的含量之和或三项含量之和超过30％。

基于脱水后农业废弃物干基的总有机碳含量在30％以上，基于脱水后农业废弃物干基在高纯氮气保护下以10℃/min的升温速率线性升温到1000℃，在200-400℃升温热解区间的失重率在30％以上。

所述农业废弃物可为农业的种植、收割和生产加工过程中被丢弃的有机类物质，含水量在0-90％之间。

(7)根据(1)-(6)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述农业废弃物的颗粒物直径为15nm-100cm。

(8)根据(1)-(7)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述农业废弃物需要经过粉碎、水中浸泡、酸洗和水洗的预处理过程，从而除去泥沙、金属屑等杂质，降低灰分含量。

(9)根据(1)-(8)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述农业废弃物的质量浓度为0.5-70％，所述农业废弃物质量浓度以农业废弃物干基为标准。

(10)根据(1)-(9)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述农业废弃物与氧化剂之间的氧化还原反应由光照或者加热或者光照和加热同时作用引发。

(11)根据(1)-(10)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述光照为太阳光或者人造光源或者太阳光与人造光组合。

(12)根据(1)-(11)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述光照强度范围为1-100mw/cm²。

(13)根据(1)-(12)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述光照的波长范围为10-750nm。

(14)根据(1)-(13)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述加热的温度范围为25-350℃。

(15)根据(1)-(14)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述氧化剂包括以下一项或任意两项或两项以上组合：磷钼酸(h3[pmo12o40])、磷钼酸盐、磷钨酸(h3[pw12o40])、磷钨酸盐、钒取代的磷钼酸(h5[pmo10v2o40]、h5[pmo9v3o40])、钒取代的磷钼酸盐、多金属氧酸盐的组合物(h3[pw11moo40])。

(16)根据(1)-(15)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述氧化剂的所占阳极溶液的质量分数为0.5-50％。

(17)根据(1)-(16)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述促进剂为增强农业废弃物与氧化剂反应程度的组合物，包括以下一项或任意两项或两项以上的组合：路易斯酸、布朗斯台德酸、路易斯碱。

(18)根据(1)-(17)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述促进剂浓度为2ppm-2％。

(19)根据(1)-(18)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述阴极侧组成物质包括催化剂、水和氧化剂。

(20)根据(1)-(19)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述催化剂包括以下一项或任意两项或者两项以上的组合：磷钼酸(h3[pmo12o40])、磷钼酸盐、磷钨酸(h3[pw12o40])、磷钨酸盐、钒取代的磷钼酸(h5[pmo9v3o40]，h12[p3mo18v7o85])、钒取代的磷钼酸盐、多金属氧酸盐的组合物(h3[pw11moo40])。

(21)根据(1)-(20)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述催化剂的质量分数为0.1-70％。

(22)根据(1)-(21)任一项所述的农业废弃物燃料电池，所述氧化剂包括以下一项或任意两项或两项以上组合：氧气、空气、双氧水、高锰酸钾。。

(23)根据(1)-(22)任一项所述的农业废弃物燃料电池，阳极溶液体积与阴极溶液体积比为1：0.5～1：20。

(24)根据(1)-(23)任一项所述的农业废弃物燃料电池，功率输出密度为0.1-200mw/cm²，电化学效率为10-40％。

本技术方案提供的该燃料电池包含两个反应池，一个反应池含有阳极的杂多酸催化剂(pom-a)和农业废弃物燃料，另一个反应池含有阴极的杂多酸催化剂(pom-b)和氧气。阳极反应器内pom-a首先被农业废弃物还原，同时，pom-b在阴极被还原，被还原的pom-b可以被氧气等氧化剂氧化再生。实际上，pom-a和pom-b均作为催化剂而不是反应剂，因为两种多酸溶液可以完全被再生，没有任何质量损失。因此，该燃料电池的净反应仅涉及到了农业废弃物的有机质成分和氧气。具体反应过程可以分为四个步骤：

第一步，pom-a溶液首先在加热条件下在阳极内被农业废弃物里有机质成分还原，有机质上的电子由有机质转移至pom-a；

第二步，通过循环泵使还原态pom-a溶液循环至石墨电极板上，此时，pom-a分子上所携带的电子通过石墨电极传递到外部电路，最终转移到阴极的pom-b。与此同时，质子通过膜由pom-a转移到pom-b。通过整个过程，储存在农业废弃物有机质内的化学能转化为电能，对外做功。

第三步，氧化态的pom-b接受外电路电子，被还原为相对低价态，电极电势降低。

第四步，还原态的pom-b被氧气等氧化剂氧化，失去电子而化合价升高，从而得到再生。与此同时，穿过质子膜的质子与氧离子结合生成水。

本发明通过上述技术方案提供了一种农业废弃物燃料电池，在该燃料电池中，农业废弃物首先被杂多酸-a(pom-a)溶液氧化，反应温度为25～350℃，被还原的pom将所获得的电子输送至燃料电池的阳极。这些电子通过外部电路，最终被阴极的杂多酸-b(pom-b)所捕获。在该燃料电池体系中，pom-b的电极电势比被还原的pom-a电极电势高，比氧气的电极电势低。因此，在该农业废弃物燃料电池中，处于还原状态的pom-a作为阳极，pom-b作为阴极。阴极中的还原状态的pom-b溶液可以被氧气再次氧化，回到初始状态。由于pom-a能够通过对农业废弃物中的纤维素、半纤维素和木质素等有机质进行高效降解而携带大量电子，降低了阳极的电极电势，从而增大了外电路的输出电压和输出电流，因而该技术具有输出功率密度高、电化学效率高的优点。本发明中所涉及的低温直接燃料电池技术可以将农业废弃物中有机质的化学能直接高效地转化为电能，而不造成任何细微颗粒物污染。该技术利用杂多酸作为氧化剂和电荷载体，在电池阳极与农业废弃物中的有机质发生氧化还原反应产生电子和质子，电子经过外电路对外做功，质子通过质子交换膜后在电池阴极生成水，从而实现农业废弃物中生物质能到电能的转化利用。由于杂多酸能够通过对农业废弃物中的纤维素、半纤维素和木质素等有机质进行高效降解而携带大量电子，降低了阳极的电极电势，从而增大了外电路的输出电压和输出电流，因而该技术具有输出功率密度高、电化学效率高的优点。同时，农业废弃物燃料电池技术可以实现农业废弃物的高效清洁利用，而且，由于该农业废弃物燃料电池的阴极和阳极分别采用不同类型的杂多酸为催化剂和电荷载体，代替原来燃料电池中的贵金属催化剂，最终实现了无贵金属催化的农业废弃物燃料电池技术，是一项兼顾高性能和环保效益的极具前景的新型燃料电池技术。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的农业废弃物燃料电池的结构示意图。

图中12为阳极反应池，1-1为农业废弃物，2为过滤器，3为阳极管路，4为阳极液体循环泵，5为阳极电极板，6为质子交换膜，7为阴极电极板，8为阴极管路，9为阴极反应池，10为阴极液体循环泵。

图2为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：秸秆(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml)在100℃预加热条件下持续加热2h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图3为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：酒糟(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml)在100℃预加热条件下持续加热2h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图4为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：秸秆(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在80℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图5为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：秸秆(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在100℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图6为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：秸秆(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在150℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图7为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：酒糟(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在80℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图8为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：酒糟(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在100℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图9为电压-电流密度和功率-电流密度曲线图。反应条件为：酒糟(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在150℃预加热条件下，分别持续加热2h、6h、12h和24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图10为在恒定电流(100ma)条件下，燃料电池连续放电性能测试结果图。反应条件为：秸秆(干基，0.6g)和磷钼酸(h3[pmo12o40]，30ml，0.3mol/l)在100℃预加热条件下持续加热24h，阳极溶液与阴极溶液体积比为：1：1。

图11为秸秆与磷钼酸反应前后固体的热重曲线。

图12为酒糟与磷钼酸反应前后固体的热重曲线。

具体实施方式

以下给出本发明方法的具体实施方式：

如图1所示，一种农业废弃物燃料电池，包括阳极侧组成物质、阳极循环系统、质子交换膜6、阴极侧组成物质、阴极循环系统，所述质子交换膜6置于阴极循环系统和阳极循环系统之间，阳极侧组成物质储存于阳极循环系统内，阴极侧组成物质储存于阴极循环系统内，两侧物质被质子交换膜6隔离开，阳极侧组成物质通过阳极循环系统将携带的电子传递到外部电路中，质子通过质子交换膜6与通过阴极循环系统泵入阴极侧组成物质、外电路电子结合生成水。其中阳极循环系统包括阳极反应池1、过滤器2、阳极液体循环泵4、连接阳极电极板5与阳极反应池1的阳极管路3，阴极循环系统包括阴极反应池9、阴极液体循环泵10、连接阴极电极板7与阴极反应池9的阴极管路8。这种燃料电池使用不同氧化还原电位的两种杂多酸溶液：在阳极反应池中储存的是一种杂多酸(简写为pom-a)溶液和农业废弃物，在光照或加热条件下农业废弃物中的有机物质发生氧化反应，然后还原态的pom-a溶液在液体循环泵的作用下，经过管路进入阳极石墨电极板内，还原态的pom-a溶液将所携带的电子转移到外电路，并在溶液中放出氢离子后恢复到初始态，此时氧化态的pom-a溶液再次循环回到阳极反应池内。另外一种电极电势相对较高的杂多酸溶液(简写为pom-b)存储在阴极反应池中，经过氧气氧化后的pom-b溶液被泵入阴极石墨电极板内，与经过外电路到达阴极的电子以及穿过质子交换膜6的氢离子结合后，恢复到初始状态，进入下一循环，优选的，该质子交换膜6为nafion115膜。

本发明的农业废弃物燃料电池的燃料为农业废弃物，所述农业废弃物包括但不限于农业种植、收割和生产加工过程中被丢弃的有机类物质。优选的，该农业废弃物的干基固体的纤维素含量超过30％，或其干基固体的半纤维素含量超过30％，或其干基固体的木质素含量超过30％，或其干基固体的纤维素与半纤维素含量之和超过30％，或其干基固体的纤维素与木质素含量之和超过30％，或其干基固体的半纤维素和木质素含量之和超过30％，或其干基固体的纤维素、半纤维素以及木质素含量之和超过30％。本发明采用杂多酸对农业废弃物中的纤维素、半纤维素和木质素等有机质进行高效降解的同时，使得杂多酸获得大量电子，降低了阳极的电极电势，增大了外电路的输出电压和输出电流，因而提高了电池的输出功率密度和电化学效率。

优选的，所述农业废弃物经过粉碎、水中浸泡、酸洗和水洗的预处理过程处理，除去泥沙、金属屑等杂质，并降低农业废弃物的灰分含量后作为燃料使用。由于灰分包括可溶灰分及不可溶灰分，其中，不可溶灰分会阻塞电池内循环通道，影响电池性能，需由循环系统过滤，而循环系统所消耗的电能在整个电池系统发电能耗占比很高；可溶灰分在溶解后会形成金属阳离子，其会使质子交换膜堵塞，降低质子交换膜的通透率，导致输出电流的降低，降低电池输出功率。而经过该预处理过程，可以降低本发明燃料电池对循环系统的性能需求降低，减少循环系统能耗，还能提升本发明燃料电池的质子交换膜的通透性，提升电池的输出功率，从而达到缩减系统成本，节约能耗，增大电池电化效率和输出功率作用。

实施例1：

1.配制阳极电解液(pom-a)

取一定量的磷钼酸h3[pmo12o40]，分别配制成0.05mol/l，0.1mol/l，0.2mol/l和0.3mol/l的pom-a溶液。

2.阳极电解液(pom-a)与农业废弃物氧化还原反应

分别取配制成的四种不同浓度的pom-a溶液30ml，依次与秸秆样品0.6g(干基，主要成分如表1所示)混合，在磷酸(85％，0.45ml)环境下，在100℃持续加热2小时，结束后冷却过滤不溶物。

3.配制阴极电解液(pom-b)

钒钼酸h12[p3mo18v7o85]作为阴极电解液，溶液浓度为0.3mol/l，阴极溶液的体积30ml，阳极和阴极溶液体积比为1：1。

4.直接低质农业废弃物燃料电池组装和测试方法

农业废弃物直接燃料电池系统，包括双电极板、石墨毡和质子交换膜，优选的该电极板为高密度的石墨电极板。双电极板上有一条流道，有效的几何投影面积为1cm²。石墨毡需要经过预处理，预处理条件为：首先将石墨毡浸入体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混合物中，50℃下加热30分钟，然后用去离子水冲洗干净。将预修饰过的石墨毡填入到双电极板的蛇形流道内，将质子交换膜置于双电极板之间。两片丙烯酸塑料板作为端板将双电极板和聚四氟垫片固定好，以防电解液泄漏。使用聚四氟管将循环泵和单电池连接起来，从而实现电解液外部循环。

5.pom-b再生反应

还原态的h12[p3mo18v7o85]溶液在氧气混合容器(玻璃容器直径为1.5cm，长20cm，内填充碳纤维)内，与氧气反应实现再生。还原态的h12[p3mo18v7o85]溶液以30ml/min流速进入到气液混合器内与氧气混合。氧气由钢瓶器供给，流速为12ml/min，压力为1atm。气液混合器的温度为80℃。

6.低温下直接农业废弃物燃料电池连续放电测试

将还原态的h3[pmo12o40]溶液放入阳极反应器内，然后通过循环泵输送至燃料电池的阳极板进行放电实验。同样将h12[p3mo18v7o85]溶液置于阴极反应器内，然后通过循环泵输送至燃料电池的阴极板。两个反应器的温度均维持在80℃，流速分别为30ml/min，液体进入阳极板流道前需要经过0.2μm过滤器，防止农业废弃物中无法溶解的固体杂质堵塞管路。本实施例的电化学性能测试数据如图2所示。

表1小麦秸秆样品的主要成分

实施例2：

本实施例的燃料电池阳极催化剂、阴极催化剂、燃料电池系统，以及农业废弃物与阳极催化剂预加热的处理温度及方式与实施例1相同，仅农业废弃物不同。本实施例中，农业废弃物采用酒糟样品0.6g(干基，主要成分如表2所示)。本实施例的电化学性能测试数据如图3所示。

表2酒糟样品的主要成分

实施例3：

本实施例的燃料电池阳极催化剂和阴极催化剂以及燃料电池系统与实施例1相同，而秸秆与阳极催化剂预加热的处理温度和加热时间不同。本实施例中，秸秆与阳极催化剂的持续预加热温度分别为80℃、100℃和150℃，加热时间分别为2h、6h、12h和24h。本实施例的电化学性能测试数据如图4～6所示。

实施例4：

本实施例的燃料电池阳极催化剂和阴极催化剂以及燃料电池系统与实施例3相同，以及农业废弃物与阳极催化剂预加热的处理温度及方式与实施例3相同，仅农业废弃物不同。本实施例中，农业废弃物采用酒糟样品0.6g(干基)。本实施例的电化学性能测试数据如图7～9所示。

结果分析

图2和图3是30ml不同浓度的pom-a溶液分别与0.6g的秸秆样品和0.6g的酒糟样品混合，在100℃预加热条件下持续加热2h后的电化学性能变化曲线。从图上可以看出，当酒糟和秸秆的量不变，随着pom-a浓度的提高，最大功率密度逐渐增大。对于秸秆样品来说，当浓度为0.05mol/l时，最大功率密度为43mw/cm²，当浓度提高的0.3mol/l时，最大功率密度达到64mw/cm²。

图4-图6是80℃、100℃和150℃三个不同温度下，磷钼酸与秸秆随反应时间的电化学性能变化曲线。从图上可以看出，在80℃时，2h加热最大的功率密度为40mw/cm²；随着加热时间延长，功率密度显著提高；到24h时最大功率密度可以达到79mw/cm²。这说明生物质中的有机质逐渐溶解到pom-a溶液中，与pom-a分子发生氧化反应，电子从有机质中转移到pom-a分子上，随着时间延长pom-a的还原程度逐渐提高。在100℃时，经过2h加热，秸秆燃料电池的功率密度可达63mw/cm²；与80℃条件下的实验结果相类似，随着加热时间延长，功率密度显著提高；当加热延长到24h时，功率密度为88mw/cm²。当温度提高到150℃时，加热2h其最大的功率密度已达到80mw/cm²；随着反应时间延长，并不像80℃和100℃时功率密度显著增加，6h，12h和24h的功率密度差别较小，分别是104mw/cm²，108mw/cm²和114mw/cm²。这说明在较高温度下，有机质与pom-a反应速率较快，在很短的时间内就可以达到较高的还原度。反应时间进一步延长并不能进一步提高还原度，这是由于有机质大部分已经与pom-a发生化学反应，或者是pom-a还原度已经逐步达到饱和。

图7-图9是80℃、100℃和150℃三个不同温度下，磷钼酸与酒糟随反应时间的电化学性能变化曲线。从图上可以看出，在80℃，2h加热最大的功率密度为31mw/cm²；随着加热时间延长，功率密度显著提高；到24h时最大功率密度可以达到65mw/cm²。在100℃时，经过2h加热，酒糟燃料电池的功率密度可达75mw/cm²；加热延长到24h时，功率密度为99mw/cm²。当温度提高到150℃时，加热2h其最大的功率密度已达到97mw/cm²，6h，12h和24h的功率密度差别较小，分别是107mw/cm²，111mw/cm²和111mw/cm²。在80℃时，与秸秆相比，相同条件下酒糟的功率密度略低于秸秆的功率密度；而当温度提高到150℃时，秸秆与酒糟的功率基本相同，这是由于酒糟中纤维素和木质素的含量更高，需要在较高的温度下才能降解。因此，低温条件下秸秆的功率密度高，而当反应温度提高后两者的功率密度基本相同。

图10是在恒定电流(100ma)条件下，燃料电池连续放电性能曲线。在每轮放电结束后，加入新的秸秆与再循环的pom-a溶液反应，获得稳定的性能。从图上可以看出，在所有五个放电循环中，功率密度曲线是相似的，初始功率密度为48mw/cm²，10小时功率密度为20mw/cm²，添加了新鲜的秸秆后，功率密度为44w/cm²，同样持续10h左右，功率密度再次降低至20mw/cm²，所有放电过程大约需要40小时。这表明pom-a在该技术中具有优异的稳定性，并且随着秸秆连续消耗，可以连续放电。

图11是在高纯氮气的保护下，将小麦秸秆以10℃/min的升温速率线性升温到1000℃。从图中可以看出，小麦秸秆的热解过程可分为三个阶段：第一阶段为生物质脱水阶段，此阶段的失重主要是由物料中的自由水和化学结合水的损失引起的；第二阶段分别在185-400℃，主要是淀粉、纤维素和半纤维素的大量分解，木质素的软化和分解，炭和挥发性物质的生成。对于一般的生物质来说，半纤维素最不稳定，容易降解，其降解温度为150-350℃，纤维素的主要热分解区发生在275-350℃之间，热解后碳量较少，热解速率很快，而木质素最难降解，主要发生在250-400℃，其降解开始较早但持续时间较长，几乎跨越整个热解过程。纤维素、半纤维素分解后主要生成挥发物，木质素热解后主要生成炭。该阶段为主要失重阶段，小麦秸秆的失重率达到60％左右；第三阶段为炭化过程及秸秆中少量木质素的继续降解阶段，深层挥发分向外层缓慢扩散，持续时间较长，残留物为灰分和多孔的固定炭。在此阶段，样品失重为10％。反应后的小麦秸秆失重曲线没有明显的剧烈失重阶段，总的失重率为58％，相对原料小麦秸秆90％的失重率，说明大部分的有机物质被氧化转移到pom-a溶液中。

图12是在高纯氮气的保护下，将酒糟以10℃/min的升温速率线性升温到1000℃。从图中可以看出，酒糟热分解的主要阶段为230-400℃，样品的大部分失重发生在该区域，失重率达60wt.％以上，主要是纤维素和半纤维素的热裂解过程，对比小麦秸秆的数据，可以发现酒糟与秸秆的主要失重区域和失重率基本重合，包括400℃-1000℃阶段的缓慢失重阶段也基本相似，但是在开始的失重阶段却稍有不同，酒糟在150-230℃之间并没有恒温阶段，而是缓慢下降，从室温到230℃，失重率约为20wt.％。这是由于酒糟中含有丰富的发酵副产物(如甘油、有机酸、氨基酸、高分子糖等小分子物质，在加热初始阶段就逐渐挥发。反应后的酒糟失重曲线没有明显的剧烈失重阶段，总的失重率为62％，大部分有机质在初始阶段都已经转移到pom-a溶液中。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其他的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

此专利说明书使用实例去展示本发明，其中包括最佳模式，并且使熟悉本领域的技术人员制造和使用此项发明。此发明可授权的范围包括权利要求书的内容和说明书内的具体实施方式和其它实施例的内容。这些其它实例也应该属于本发明专利权要求的范围，只要它们含有权利要求相同书面语言所描述的技术特征，或者它们包含有与权利要求无实质差异的类似字面语言所描述的技术特征。

所有专利，专利申请和其它参考文献的全部内容应通过引用并入本申请文件。但是如果本申请中的一个术语和已纳入参考文献的术语相冲突，以本申请的术语优先。

本文中公开的所有范围都包括端点，并且端点之间是彼此独立地组合。

需要注意的是，“第一”，“第二”或者类似词汇并不表示任何顺序，质量或重要性，只是用来区分不同的技术特征。结合数量使用的修饰词“大约”包含所述值和内容上下文指定的含义(例如：它包含有测量特定数量时的误差)。