Lignin-driven hydrogen production from biomass via supercritical water gasification: Temperature-dependent efficiency and mechanistic pathways
Notice bibliographique
Résumé
Hydrogen production via biomass supercritical water gasification (SCWG) presents a promising pathway toward carbon-neutral energy systems, yet the role of lignin—a recalcitrant biomass component—in gasification efficiency and reaction mechanisms remains underexplored. This study systematically investigates SCWG of four lignocellulosic feedstocks with varying lignin abundance (water hyacinth, corn straw, pine sawdust, walnut shell) at 450–600 ℃, elucidating lignin’s temperature-dependent influence on hydrogen yield, selectivity, and reaction pathways. The effects of temperature and lignin abundance on the distribution of SCWG three-phase products were investigated through detailed molecular characterization. The results show that higher reaction temperatures significantly boost total gas yield and hydrogen selectivity, promoting steam reforming and methanation reactions. Critically, lignin’s contribution to gasification efficiency shifts from negligible at 450–500 ℃ to dominant at 550–600 ℃, with walnut shell (highest lignin: 38.2 wt%) achieving peak hydrogen gasification efficiency (98.93 %) and selectivity (61.65 %) at 600 ℃. Liquid-phase analysis identifies phenolic compounds as terminal refractory intermediates, peaking at 79.90 % concentration and underscoring lignin’s resistance to degradation. By decoupling the transformation pathways of cellulose, hemicellulose, lignin, and plant proteins, this work reveals that lignin-derived aromatics act as hydrogen sinks below 500 ℃ but become key hydrogen precursors at higher temperatures. These findings provide a mechanistic blueprint for optimizing SCWG processes tailored to biomass composition, advancing scalable and efficient hydrogen production. The study establishes lignin abundance as a critical lever for tuning gasification outcomes, offering actionable strategies to enhance the sustainability and practicality of SCWG in industrial applications. • Temperature-dependent effect of lignin on H 2 yield was elucidated. • Phenol and furfural serve as the terminal refractory intermediates. • Reaction pathways of cellulose, hemicellulose, lignin, and protein were decoupled. • Dual function of lignin: H 2 sink (<500 ℃) and critical H 2 precursor (>550 ℃).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».