煤炭学报

作者：喻帆, 商惠玉, 武云飞, 杨学松, 徐梦迪, 周博博, 李哲, 邢耀文, 桂夏辉,

关键词：低阶煤, 水煤浆电解, 挥发分, 孔隙结构, 官能团,

低阶煤虽储量丰富但品质较差，燃烧、气化和热解等传统利用方式热效率低、环境污染大且资源浪费严重，难以满足“双碳”目标。水煤浆电解技术不仅可以降低电解水制氢过程的能耗，还可实现煤炭的多级能量转换，是一种极具潜力的新型高效绿色煤炭利用方式。研究以3种典型低阶煤为研究对象，采用电化学试验并结合傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、比表面及孔隙率分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、气相色谱−质谱联用仪(GC-MS)等一系列表征手段，系统地比较3种低阶煤辅助电解水的制氢性能，并探究温度和搅拌速率对水煤浆电解性能的影响。结果表明：煤种挥发分越高，电解制氢性能越好，这与产生挥发分所对应结构的反应活性密切相关。进一步分析显示，产生挥发分的主要化学结构和孔隙结构显著影响电解性能。具体而言，化学结构主要包括芳香结构、脂肪结构、含氧官能团等。其中芳环缩合度越低，煤结构稳定性越差，越易发生电解反应；脂肪氢相对含量越高，煤种越易在阳极液中参与氧化反应；煤样的含氧官能团在电解后不同程度地增加；煤种的孔隙结构越松散，Fe3+越易与煤的内孔表面接触，并发生非电化学反应，使电流密度增大，反应活性随之增大。除此之外，还发现电解后，煤的孔隙增多、平均孔径增大、煤表面粗糙度增加、表面碎屑增多。随温度的升高，电流密度增大；搅拌速率增大，电流密度增大，搅拌速率达到400 r/min后，增加效果不明显。研究旨在为开发高效清洁的煤炭利用技术、低成本的电解水制氢技术提供理论依据和技术支持。

来源：2026年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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