[發明專利]生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法及系統

有效

• 申請號: 202011526288.8
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112730545B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 汪一;汪雪棚;鄧偉;熊依旻;熊哲;李寒劍;向軍;胡松;蘇勝;江龍;徐俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于生物質熱解相關技術領域，并具體公開一種生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法及系統。該方法包括下列步驟：S1獲取時間和電壓，時間和電流以及時間與電極上結焦量的對應關系；S2獲得平滑后的電阻導數與時間曲線和曲線上的峰高、峰寬和峰面積；S3重復S1和S2，將峰高、峰寬和峰面積作為結焦量與時間與結焦量的對應關系中相應時刻的結焦量進行比較，以此構建誤差補償函數；S4對于待預測電解過程，獲取平滑后的電阻導數與時間曲線上的峰高、峰寬和峰面積，并以此作為結焦量，利用誤差補償函數補償即可預測獲得實際的結焦量。通過本發明，實現在電解過程中及時、準確地判斷電極上焦開始吸附的時間和結焦量。

技術領域

本發明屬于生物質利用相關技術領域，更具體地，涉及一種生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法及系統。

背景技術

實現生物質熱解油高效低成本利用是農林廢棄物分布式熱解多聯產利用技術的關鍵。然而，生物質熱解油組成復雜、受熱易結焦，結成的焦炭會導致管道堵塞、催化劑失活等問題。電催化作為處理熱解油一種新型手段，具有反應條件溫和、反應過程可控、操作簡單、布置靈活等優勢，極具商業化前景。利用電催化處理生物質熱解油主要有兩種思路。一是利用電催化體系進行生物質熱解油中不飽和組分的加氫提質。然而在熱解油電解提質過程中，電極上焦的吸附會帶來電解液局部發熱嚴重，油中不飽和組分加氫效率降低，熱解油提質效率顯著下降等問題。因此除此之外，一種新的利用電催化處理生物質熱解油的思路是通過某些調控手段使得在電解液中高選擇性生成具有特定結構的焦，并使其在電極上吸附、富集、生長，獲得高品質碳材料。

無論上述哪種利用方法，都需要對電解過程中電極上焦吸附過程進行準確的檢測。然而，由于生物質熱解油中重質組分較多，熱解油的及其溶液的顏色一般較深，工業化應用時電極上吸附的焦一般無法通過直接觀測獲得信息。基于此，本發明通過解析電極上附焦帶來的電信號的變化，提出一種生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法及系統。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法及系統，通過對電解過程進行進一步控制，通過解析電極上附焦帶來的電信號的變化，能夠實現在電解過程中及時、準確地判斷電極上焦開始吸附的時間和結焦量。本發明方法具有測試過程簡單，數據處理容易，可快速實現電解過程中電極結焦的在線判斷與測量等優勢。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種生物質熱解油電解過程電極結焦量的在線預測方法，該方法包括下列步驟：

S1在生物質熱解油電解過程中，在預設的采樣頻率下采集電解過程中的電解電壓、電流以及沉積在電極上結焦量，以此獲得時間和電壓，時間和電流以及時間與電極上結焦量的對應關系；

S2利用步驟S1獲得的所述時間和電流以及時間與電壓的關系，計算電阻導數與時間的對應關系，并將其繪制為曲線，對該曲線進行平滑濾波處理獲得平滑后的電阻導數與時間曲線；獲取該平滑后的電阻導數與時間曲線上的峰高、峰寬和峰面積；

S3重復步驟S1和S2多次采樣，以此獲得多條平滑后的電阻導數與時間曲線，以及每條曲線上的峰高、峰寬和峰面積，分別將所有曲線的峰高、峰寬和峰面積作為結焦量，并與步驟S1獲得的時間與結焦量的對應關系中相應時刻的結焦量進行比較，以此構建誤差補償函數；

S4對于待預測電解過程，獲取該待預測電解過程中平滑后的電阻導數與時間曲線上的峰高、峰寬和峰面積，并以此分別作為結焦量，利用所述誤差補償函數進行補償即可預測獲得實際的結焦量，實現待預測電解過程中結焦量的預測。

進一步優選地，在S4中，對于待預測電解過程中平滑后的電阻導數與時間曲線，獲取該曲線上峰的位置，該峰的位置對應開始結焦的時刻。

進一步優選地，在S2中，所述平滑濾波處理采用的方法為相鄰點均值平滑或Savitzky-Golay平滑。