近日,中國國際科技促進會組織專家對肇慶市順鑫煤化工科技有限公司、廣東煤基碳材料研究有限公司完成的“煤液化制高端碳材料”關鍵技術項目進行視頻成果評價。中國工程院院士倪維斗、謝克昌,中國科學院院士韓布興、劉云圻等專家組成的專家組評價認為:該項成果提供的評價文件齊全規范,技術路線獨特,總體達到國際領先水平,建議推進后續產業化與應用推廣。
評審意見顯示,該工藝可將煤轉化為高產率、高質量瀝青,進而制取高端炭材料。其技術路線獨特,主要創新點包括:一是能有效控制煤轉化程度,條件相對溫和;二是在過程中瀝青直接得到精制加工,組成優異,超過其他煤基瀝青;三是用自制瀝青為原料,已制得性能指標先進的系列三維石墨烯和泡沫炭小規模試驗產品。
根據評審意見,應用該工藝可將煤中的碳大部分轉化為炭材料,大大減少碳排放,基本不產生廢氣、廢水和廢渣,少量的排放經處理不會污染環境,可大幅提高煤的附加值。目前,該成果已申請17件國家發明專利,其中16件已獲授權,具有自主知識產權,總體達到國際領先水平。專家組認為,該項目理念創新、技術先進、工藝可行、前景可期,建議有關政府部門予以重視和支持,力爭早日實現產業化,推進該項技術制備的高端炭材料的應用。
據肇慶市順鑫煤化工科技有限公司總經理吳克介紹,該項成果適配褐煤、長焰煤、氣煤、焦煤等多種煤種,在國內多數煤炭產區(除無煙煤外)均具備應用基礎,可實現從每噸千元級躍升至每噸數萬至數十萬元級的高值化利用。具體而言,應用該工藝將煤炭分級分質利用,可轉化為油氣和稠環瀝青,反應條件溫和并可實現精準轉化。瀝青收率為30%~50%,灰分只有0.01%,80%左右為芳環有機物,是優質的高端炭材料原料。再以稠環瀝青為原料,可分別形成中間相瀝青和3D石墨烯2條路線制備航天航空產品和新能源產品,計有泡沫炭、3D石墨烯、超級電容炭、超級多孔炭等產品。
其中,3D石墨烯作為負極,比容量可以>1200毫安時/克,充電速度在-25℃低溫環境下可以快2.4~3.7倍;以超級多孔碳復合納米硅比容量可達1300~1800毫安時/克;超級電容炭比電容可達166-190法拉/克(水溶性),性能優于進口產品;泡沫炭民用阻燃性能優于國標A級標準。
據介紹,利用這種特殊液化工藝得到的稠環瀝青,能“結構重組”而獲得真正意義(微觀結構)上的三維石墨烯,它除了保留二維石墨烯的優秀特性外,更大大加強了石墨烯在三維方向的強度,這個顯著優點極大地拓展了石墨烯的物性和應用空間,推動石墨烯在導電和導熱復合材料、熱管理材料、電磁屏蔽、吸波、催化、傳感及儲能等領域的應用,具有巨大的工業應用背景和廣闊的市場前景。
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