如何让“千元级”的燃料
变成“数十万元级”的高端材料?近日,肇庆高新区企业
突破“煤液化制高端炭材料”技术,让煤炭实现从“黑煤”到“黑金”的华丽蜕变。
研究人员在查看中间相沥青的结构。
让“黑煤”变“黑金”助力产业绿色转型
这项历时26年研发的核心技术,以“煤炭分级分质利用”和“温和工艺”为核心,彻底颠覆了传统煤炭“一烧了之”的粗放利用模式。
不同于经典化学理论下的常规转化,该技术在现代量子化学指导下,如同“精准拆积木”般按化学键能对煤炭进行分类:将解离键能<500kJ/mol的部分转化为油气,将键能>2000kJ/mol的芳烃结构提炼为稠环沥青——这一核心产物正是石墨烯等高端碳材料的基础原料。
研究人员在组装纽扣电池进行产品性能测量。
整个转化过程通过精准控制温度、压力和加氢量,实现工艺条件相对温和,能有效控制煤炭转化程度。
其产出的稠环沥青灰分仅0.01%,达到行业顶级纯度,而传统工艺即便花费6000元/吨进行溶剂抽提,也仅能达到0.1%的纯度,而且该技术的成本不足传统工艺的十分之一。目前,依托该技术已成功制得3D石墨烯、超级电容炭、泡沫炭等系列高端产品,其中3D石墨烯为全球独创,性能优势显著。
研究人员在测量多孔碳的面积。
该技术从源头破解了传统煤化工高排放、高污染的痛点。传统煤炭直接液化吨油二氧化碳排放量约6吨,而这项技术主要是制碳材料,每制1吨碳材料,可减少约2吨二氧化碳排放。同时,液化条件温和,加氢量极低,工艺过程基本不产生废气、废水和废渣,少量排放经处理后可实现零污染,完全契合国家“双碳”战略,为传统高耗能产业绿色转型提供了可行路径。
研究人员在操作实验设备。
打破国外垄断保障供应链安全
长期以来,超级电容炭等高端碳材料被日、韩、美等发达国家垄断,国内依赖进口,高端产品价格高达30-50万元/吨,严重制约下游产业发展。
肇庆顺鑫煤化工的技术实现了关键突破:其超级电容炭循环5万次容量保持率达93.6%,电容量优于进口产品,价格仅为进口的2/3;3D石墨烯包覆石墨负极后,可使新能源汽车在-25℃低温环境下充电速度提升2.4-3.7倍,未来还将推进-40℃极寒测试,彻底解决北方地区新能源汽车使用痛点。
工作人员在操作生产设备。
此外,该技术可处理褐煤、长焰煤等多种煤种,能有效盘活粤北地区等闲置煤炭资源,推动传统煤炭产区从“千元级”燃料供应向“数十万元级”高端材料生产转型。
高端碳材料生产设备。
项目已构建“原料-工艺-产品”全链条知识产权体系,17件国家发明专利(16件已授权)形成专利“护城河”,国际专利布局同步启动,为技术出海奠定基础。
目前,该技术相关产品已送样下游企业,反馈良好。公司计划以肇庆高新区为核心,打造全国乃至全球高端碳材料研发和生产基地,优先推进“500吨/年超级电容炭”产业化项目,后续将建设年处理50万吨干煤的大型生产基地,预计年产值可达74亿元,为储能、新能源汽车、军工等领域提供低成本、高安全的核心材料支撑,助力我国高端制造业供应链自主可控。
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