通过等离子气化工艺结合废热回收系统，减少能源消耗并提高电子废物的氢气产量

《Scientific Reports》：Reduction of energy consumption and enhancement of hydrogen yield from E-waste via plasma gasification process with waste heat recovery system

　　

摘要

电子废物（e-waste）对环境造成危害，并对健康构成风险，但它含有聚碳酸酯、环氧树脂和金属氧化物，这些物质通过气化过程有可能产生氢气。本研究探讨了如何将电子废物有效回收，作为通过等离子气化过程生产氢气的原料，并采用了废热回收系统。在等离子气化过程中，操作温度在1500至3000°C之间变化，每间隔500°C进行一次实验，且不使用催化剂。研究了不同浓度的氧化钙（CaO）催化剂对提高氢气产量的影响。结果表明，采用废热回收系统的等离子气化工艺能够降低能耗、提高合成气产量、增强反应器稳定性并提升碳转化效率。在较高等离子气化温度（3000°C）下，系统能耗降低了48.9%，氢气产量增加了66.7摩尔/千克，同时CH?和CO?的排放量分别降至9.8摩尔/千克和10.5摩尔/千克。引入热回收系统后，能源利用效率提升至71.5%，碳转化效率从69.8%提高至91.6%。此外，添加15%重量的CaO催化剂进一步优化了气化过程，使氢气产量达到72.6摩尔/千克，同时CH?和CO?的排放量分别降至8.1摩尔/千克和7.8摩尔/千克。这些发现表明，等离子气化是一种可行且可持续的从电子废物中生产氢气的技术，具有显著的环境和能源效率优势。