[发明专利]生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法及系统

说明书

本发明属于生物质热解相关技术领域，并具体公开一种生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法及系统。该方法包括下列步骤：S1获取时间和电压，时间和电流以及时间与电极上结焦量的对应关系；S2获得平滑后的电阻导数与时间曲线和曲线上的峰高、峰宽和峰面积；S3重复S1和S2，将峰高、峰宽和峰面积作为结焦量与时间与结焦量的对应关系中相应时刻的结焦量进行比较，以此构建误差补偿函数；S4对于待预测电解过程，获取平滑后的电阻导数与时间曲线上的峰高、峰宽和峰面积，并以此作为结焦量，利用误差补偿函数补偿即可预测获得实际的结焦量。通过本发明，实现在电解过程中及时、准确地判断电极上焦开始吸附的时间和结焦量。

技术领域

本发明属于生物质利用相关技术领域，更具体地，涉及一种生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法及系统。

背景技术

实现生物质热解油高效低成本利用是农林废弃物分布式热解多联产利用技术的关键。然而，生物质热解油组成复杂、受热易结焦，结成的焦炭会导致管道堵塞、催化剂失活等问题。电催化作为处理热解油一种新型手段，具有反应条件温和、反应过程可控、操作简单、布置灵活等优势，极具商业化前景。利用电催化处理生物质热解油主要有两种思路。一是利用电催化体系进行生物质热解油中不饱和组分的加氢提质。然而在热解油电解提质过程中，电极上焦的吸附会带来电解液局部发热严重，油中不饱和组分加氢效率降低，热解油提质效率显著下降等问题。因此除此之外，一种新的利用电催化处理生物质热解油的思路是通过某些调控手段使得在电解液中高选择性生成具有特定结构的焦，并使其在电极上吸附、富集、生长，获得高品质碳材料。

无论上述哪种利用方法，都需要对电解过程中电极上焦吸附过程进行准确的检测。然而，由于生物质热解油中重质组分较多，热解油的及其溶液的颜色一般较深，工业化应用时电极上吸附的焦一般无法通过直接观测获得信息。基于此，本发明通过解析电极上附焦带来的电信号的变化，提出一种生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法及系统。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法及系统，通过对电解过程进行进一步控制，通过解析电极上附焦带来的电信号的变化，能够实现在电解过程中及时、准确地判断电极上焦开始吸附的时间和结焦量。本发明方法具有测试过程简单，数据处理容易，可快速实现电解过程中电极结焦的在线判断与测量等优势。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种生物质热解油电解过程电极结焦量的在线预测方法，该方法包括下列步骤：

S1在生物质热解油电解过程中，在预设的采样频率下采集电解过程中的电解电压、电流以及沉积在电极上结焦量，以此获得时间和电压，时间和电流以及时间与电极上结焦量的对应关系；

S2利用步骤S1获得的所述时间和电流以及时间与电压的关系，计算电阻导数与时间的对应关系，并将其绘制为曲线，对该曲线进行平滑滤波处理获得平滑后的电阻导数与时间曲线；获取该平滑后的电阻导数与时间曲线上的峰高、峰宽和峰面积；

S3重复步骤S1和S2多次采样，以此获得多条平滑后的电阻导数与时间曲线，以及每条曲线上的峰高、峰宽和峰面积，分别将所有曲线的峰高、峰宽和峰面积作为结焦量，并与步骤S1获得的时间与结焦量的对应关系中相应时刻的结焦量进行比较，以此构建误差补偿函数；

S4对于待预测电解过程，获取该待预测电解过程中平滑后的电阻导数与时间曲线上的峰高、峰宽和峰面积，并以此分别作为结焦量，利用所述误差补偿函数进行补偿即可预测获得实际的结焦量，实现待预测电解过程中结焦量的预测。

进一步优选地，在S4中，对于待预测电解过程中平滑后的电阻导数与时间曲线，获取该曲线上峰的位置，该峰的位置对应开始结焦的时刻。

进一步优选地，在S2中，所述平滑滤波处理采用的方法为相邻点均值平滑或Savitzky-Golay平滑。