电极材料对电化学改性无烟煤前后甲烷吸附解吸特性影响的实验研究

作者：张晓雨; 康天合^*; 侯鸣晓; 康健婷; 郭俊庆; 李立功; 张润旭; 胡耀青

来源：地球物理学报, 2020, 63(06): 2466-2477.

• 无烟煤
• 电化学
• 电极材料
• 甲烷
• 吸附解吸

针对电化学作用能够显著增强煤中甲烷解吸渗流特性,但对其电极材料的选择缺乏依据的问题,采用实验的方法研究了铝、铁、铜和石墨四种电极材料对电化学改性无烟煤甲烷吸附解吸特性的影响.结果表明:(1)未改性自然煤样的甲烷饱和吸附量a为39.92mL·g-1,由铝、铁、铜和石墨四种电极材料进行电化学改性后阳极区域煤样的甲烷饱和吸附量a分别降低了5.22%、8.48%、9.24%和11.33%,阴极区域煤样的甲烷饱和吸附量a分别降低了9.53%、4.97%、6.25%和4.97%;(2)未改性自然煤样在300min的甲烷解吸率为83.17%,经铝、铁、铜和石墨四种电极材料改性后阳极区域煤样的甲烷解吸率分别提高了9.50%、7.10%、8.36%和15.75%,阴极区域煤样的甲烷解吸率分别提高了1.76%、1.12%、6.10%和16.23%;(3)采用石墨作为电极的电化学对无烟煤甲烷解吸的影响效果最为明显,原因在于石墨阳极处电解反应生成较多的H+离子,一方面对煤表面进行酸化,抑制了煤甲烷的吸附,另一方面更多地溶蚀煤中的碳酸盐和硫酸盐矿物,增加了煤中的孔隙,使得甲烷最终解吸率有所升高.本文的研究结果可为电化学强化煤甲烷解吸电极材料的优选提供基础依据.

• 单位
  太原理工大学