中文摘要：

生物质作为绿色、可再生能源，已引起世界各国高度重视。目前与生物质有关的催化与反应技术特点是高温（800-1000C）、高压(15-20MPa)催化。高温、高压不仅意味高能耗，而且在800C以上的高温下NOX的生成也是一个大问题。因此研究低温常压下生物质催化制氢和合成气的催化剂及反应技术基础具有重要的应用前景。本研究通过载体、活性组份、助剂、制备方法的调变，制备不同的催化剂，在实验室微反－色谱反应联合装置上，进行催化剂快速评价、筛选。应用TPD、TPR、TPO、TEM、原位表面结构表征、瞬时反应等近代方法，研究新催化材料的合成-表面活性中心-反应历程规律。在确定的催化剂上进行动力学实验研究。结合传统催化反应工程的模型化方法，建立单粒催化剂和各种代表性反应器的非均相、非稳态数学模型；通过模拟计算对各种类型可行反应器的性能进行比较；构思适宜的小试反应器类型，开展小试研究。

结论摘要：

采用热重分析法，对生物质重要三组分纤维素、半纤维素和木质素的热解行为及动力学规律进行了系统研究。结果显示，分子结构的不同造成该三组分热解特性显著差异；热解深度按纤维素、半纤维素（木聚糖为模型物）和木质素的顺序依次降低；木质素和木聚糖的热解行为均可用两个分段二级动力学模型描述，但纤维素在低温区和高温区分别遵循一级和二级动力学规律。对生物质三组分热解协同作用的研究结果表明，纤维素对木质素、木聚糖对纤维素的热解过程具有明显的单向抑制作用。以白云石、橄榄石和分子筛MCM-41为基质，开展了生物质催化制氢及合成气的催化剂研发和理论研究，探讨了工艺条件等对生物质制氢产物分布及产率的影响。其中，煅烧白云石对纤维素裂解具有很好的催化性能（可使产物气中H2含量达到40%，选择性达到84%），对木质素裂解具有较好的催化作用；与煅烧白云石相比，煅烧橄榄石和分子筛MCM-41对生物质制氢的催化效果较差。基于上述研究和对目前常规生物质制氢原则工艺存在问题的分析，构建了一个生物质超临界水气化制氢新集成概念工艺，模拟结果显示，该新集成工艺可使不同的生物质原料获得的氢气产量提高1.5～4.5倍。