Ролята на чистия въглищен катран в зелените технологии? 

Ако чуете въглищен катран и зелена технология в едно и също изречение, повечето хора в индустрията или се присмиват, или изглеждат напълно объркани. разбирам го Десетилетия наред въглищният катран, свързващото вещество, гръбнакът на традиционното производство на въглерод, е мръсната тайна – необходимото зло за анодите и електродите. Разказът е изцяло за отдалечаване от базирани на изкопаеми прекурсори. Но ето нещото, което често пропускаме в този опростен възглед: ролята на Чист въглен катран не става дума за това, че самата суровина е зелена; става въпрос за ефективността, намаляването на отпадъците и производителността, които позволява надолу по веригата в технологии, които недвусмислено са част от зеления преход. Това е нюанс, който се губи в PR-говора.

Криворазбраният предшественик

Нека бъдем ясни. Не говорим за суровия, многокомпонентен катран. Ключовата дума е Чист въглен катран, специално рафинирана въглищна смола (CTP) с контролиран състав. Често срещаната грешка е събирането на всички въглеродни прекурсори заедно. Био-смолите са обещаващи, но тяхната консистенция и стойност на коксуване? Все още хазарт в индустриален мащаб. Петролният катран има свои собствени проблеми с нестабилността и доставките. CTP с висока чистота предлага известна, надеждна отправна точка. Неговата молекулярна структура, тази ароматност, всъщност е полза за създаването на подредени въглеродни решетки, необходими, да речем, в графитните аноди за батерии за електрически превозни средства. Зелената част започва, когато обмислите алтернативата: по-малко ефективен процес, който изисква повече енергия, повече брак и в крайна сметка по-голям въглероден отпечатък на единица производителност.

Спомням си един проект преди около пет години, който се опитваше да замени част от CTP с ново био-извлечено свързващо вещество за графитни електроди. Резултатите от лабораторията бяха прекрасни. Преминаването към пробно пускане в партньорско съоръжение беше катастрофа. Цикълът на печене стана непредсказуем, плътността на крайния продукт беше навсякъде и в крайна сметка получихме 40% процент на скрап. Енергията, изразходвана за изпичането на тези дефектни заготовки, вероятно е отказала всякаква полза за околната среда от биоматериала в продължение на години. Това беше труден урок по ефективност на цялата система. Понякога по-екологичната суровина води до по-мръсен процес като цяло.

Това е мястото, където се намесват компании с богат опит в науката за материалите. Прегледах спецификации от дългогодишни производители като Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd. (можете да намерите техните подробности на https://www.yaofatansu.com). Техният фокус върху въглеродни добавки и графитните електроди зависят от консистенцията на прекурсора. Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., като голям производител на въглеродни емисии с повече от 20 години в играта, разбира, че чистотата и стабилността на тяхната суровина за каменовъглен катран директно се превръща в производителност на крайния продукт – по-малко издухване по време на графитизация, по-добра проводимост, по-дълъг живот. Тази дълготрайност в EAF за производство на стомана или литиево-йонна батерия е пряка печалба за устойчивост.

Скритата зависимост на Green Tech

Вижте двата най-големи двигатели на зелените технологии: електрификация на транспорта и съхранение на възобновяема енергия. И двете разчитат силно на модерни въглеродни материали. Пазарът на графитни аноди експлодира. Но откъде идва този синтетичен графит? Основен път е през графитизацията на игления кокс, който сам по себе си се произвежда от… познахте, рафиниран Катран с въглища или петролни потоци. Стремежът към по-висок капацитет, по-бързо зареждане - оказва огромен натиск върху микроструктурата на анода. По-чистият, по-постоянен кокс, получен от смола, може да предложи по-малко дефекти, по-добра кинетика на литиево-йонна интеркалация. Това е благоприятен материал, а не заглавието.

След това има по-малко бляскавата страна: проводима въглеродни добавки. Неща като сажди за литиево-йонни катоди или проводими агенти за суперкондензатори. Някои от най-ефективните са получени от специализирана обработка на катран. Те подобряват проводимостта при минимални натоварвания, което означава, че използвате по-малко активен материал, увеличавате енергийната плътност. Отново, това е множител на силата за ефективността на зеленото устройство. Виждал съм производители на батерийни клетки да са обсебени от източника на литий, но третират въглеродната добавка като стока. Голяма грешка. Вариация от 2% в структурата на добавката може да намали живота на цикъла.

Експериментирахме и с използването на рециклирани потоци от катран от други индустрии. Идеята беше злато за кръгова икономика. Реалността беше кошмар от филтриране и пречистване за отстраняване на метални замърсители, които биха отровили батерията. Разходите за получаване на чиста спецификация бяха по-високи, отколкото да се започне с чиста, контролирана суровина. Това е трудно хапче за преглъщане, но не всеки път за рециклиране е незабавно технически или икономически жизнеспособен. Приоритетът трябва да бъде производителността и надеждността на крайната екологична технология.

Практическите препятствия във веригата за доставки

Говорим за Чист въглен катран не е просто проблем по химия; това е пъзел за логистика и снабдяване. Снабдяването се стяга. С упадъка на традиционните операции за коксуване в някои региони, осигуряването на постоянен поток от висококачествен катран е истинска грижа. Тази нестабилност тласка иновациите, разбира се, но също така рискува размиване на качеството. Имах пратки, при които съдържанието на неразтворими в хинолин (QI) не отговаряше на спецификациите и това доведе до прекъсване на целия процес на импрегниране за партида UHP електроди. Загубени дни производствено време.

Ето защо вертикалната интеграция или много тесните отношения с доставчици имат значение. Производител, който контролира или дълбоко разбира своята суровина от етапа на коксовата пещ, има огромно предимство. Те могат да приложат проверки на качеството по-рано, да коригират параметрите на рафиниране и да гарантират това Чист въглен катран продукцията е наистина подходяща за целта. Това не е нещо, което можете просто да купите от спот пазара, ако се стремите към високия клас Графитни електроди или премия въглеродни добавки пазар. Уебсайтът на Hebei Yaofa Carbon споменава над 20 години производствен опит. В този контекст този опит вероятно означава, че те са се справили с многобройни проблеми с доставките и са стабилизирали своите прекурсорни тръбопроводи, което не подлежи на обсъждане за надеждни доставки на зелени технологии.

Друго главоболие са емисиите от печенето. ЛОС от катран по време на карбонизация са законно екологично предизвикателство. Зелената роля тук се измества от самия катран към технологията, която съдържа и третира тези емисии. Усъвършенствани системи за улавяне и изгаряне на дим, превръщащи тази отпадна топлина обратно в енергия от процеса – това е мястото, където с право се крие настоящият екологичен фокус за процесите, базирани на катран. Това е интензивна, но критична еволюция.

Бъдеще: мост, а не дестинация

Така че, е Чист въглен катран бъдещето на зелените технологични материали? Не, и не познавам никой в ​​научноизследователската и развойна дейност, който да мисли, че е така. Това е критичен мост. Неговата роля е да осигури надеждните, високопроизводителни въглеродни материали, необходими за разширяване на технологии като електромобили и мрежово съхранение днес, докато следващото поколение напълно устойчиви прекурсори (биобазирани, рециклиран въглерод и т.н.) е разработено и, което е изключително важно, доказано в мащаб от милиони тонове.

Изследването е интензивно. Смола, получена от лигнин, от отпадъчна пластмаса чрез пиролиза. Но всеки път, когато гледам листовете с данни, въпросите са едни и същи: Можете ли да правите 10 000 тона от него със същите спецификации всеки месец? Каква е цената на тон в сравнение с повишаването на производителността? Внася ли нови примеси? Още не сме стигнали. Изоставянето на настоящата система, преди новата да е готова, би забавило самия зелен преход.

Следователно най-прагматичната зелена стратегия за сега е да се увеличи максимално ефективността на всяка стъпка от съществуващото Катран с въглища- към въглеродна продуктова верига. Това означава инвестиране в рафиниране, за да се получи най-чистата суровина, оптимизиране на пещите за печене и графитизация за енергийна ефективност и удължаване на живота на продуктите до техния предел. UHP електрод, който издържа 20% по-дълго в дъгова пещ, спестява огромни количества енергия и суровини на тон произведена стомана. Това е осезаемо екологично въздействие, осигурено от материал, който често сме твърде бързи да злодеем.

Заключение без поклон

Тук няма чисто заключение. Това е разхвърляно. Ролята е противоречива на повърхността, но логична в окопите. Чист въглен катран, този наследен промишлен материал, в момента е незаменим фактор за самите технологии, целящи да изместят наследените индустриални системи. Неговата екологична стойност е непряка и системна - открита в ефективността и производителността, които предоставя на крайното приложение. Пренебрегването на този нюанс, настояването за преждевременната му подмяна само на базата на оптика, може да навреди повече, отколкото да помогне на темпото на иновациите. Фокусът трябва да бъде върху отговорното снабдяване, безмилостното оптимизиране на процесите и третирането на тези въглеродни материали не като стоки, а като прецизно проектирани компоненти на нашето зелено технологично бъдеще. Работата, както винаги, е в дребните детайли.