Rôl tar glo pur mewn technoleg werdd? 

Rydych chi'n clywed glo tar a thechnoleg werdd yn yr un frawddeg, mae'r rhan fwyaf o bobl y diwydiant naill ai'n gwatwar neu'n edrych yn ddryslyd iawn. Rwy'n ei gael. Ers degawdau, cae tar glo, y rhwymwr, asgwrn cefn gweithgynhyrchu carbon traddodiadol, fu'r gyfrinach fudr—y drwg angenrheidiol ar gyfer anodau ac electrodau. Mae'r naratif wedi ymwneud â symud i ffwrdd oddi wrth ragflaenwyr sy'n seiliedig ar ffosilau. Ond dyma'r peth rydyn ni'n aml yn ei golli yn y farn or-syml honno: rôl tar pur nid yw'n ymwneud â'r deunydd crai ei hun yn wyrdd; mae’n ymwneud ag effeithlonrwydd, lleihau gwastraff, a pherfformiad y mae’n eu galluogi i lawr yr afon mewn technolegau sy’n ddiamwys yn rhan o’r trawsnewid gwyrdd. Mae'n naws sy'n mynd ar goll yn PR-speak.

Y Rhagflaenydd Camddeall

Gadewch i ni fod yn glir. Nid ydym yn sôn am y tar crai, aml-gydran. Yr allweddair yw tar pur, traw tar glo wedi'i fireinio'n benodol (CTP) gyda chyfansoddiad rheoledig. Y camgymeriad cyffredin yw talpio'r holl ragflaenwyr carbon gyda'i gilydd. Mae bio-leiniau yn addawol, ond eu cysondeb a'u gwerth golosg? Yn dal i fod yn gambl ar raddfa ddiwydiannol. Mae gan faes petroliwm ei faterion cyfnewidioldeb a chyflenwad ei hun. Mae CTP purdeb uchel yn cynnig man cychwyn hysbys, dibynadwy. Mae ei strwythur moleciwlaidd, yr aromatigrwydd hwnnw, mewn gwirionedd yn fantais ar gyfer creu'r delltau carbon archebedig sydd eu hangen yn, dyweder, yr anodau graffit ar gyfer batris cerbydau trydan. Mae’r rhan werdd yn dechrau pan ystyriwch y dewis arall: proses lai effeithlon sy’n gofyn am fwy o ynni, mwy o wrthodiad, ac yn y pen draw, ôl troed carbon mwy fesul uned o berfformiad.

Rwy'n cofio prosiect tua phum mlynedd yn ôl, yn ceisio amnewid cyfran o CTP gyda rhwymwr bio-deilliedig newydd ar gyfer electrodau graffit. Roedd canlyniadau'r labordy yn hyfryd. Roedd cynyddu hyd at gyfnod prawf mewn cyfleuster partner yn drychineb. Daeth y cylch pobi yn anrhagweladwy, roedd dwysedd y cynnyrch terfynol ym mhobman, a daeth cyfradd sgrap o 40% i ben. Mae'n debyg bod yr ynni a wastraffwyd ar bobi'r biledau diffygiol hynny wedi negyddu unrhyw fudd amgylcheddol o'r bio-ddeunydd am flynyddoedd. Roedd yn wers galed mewn effeithlonrwydd system gyfan. Weithiau, mae'r deunydd crai mwy gwyrdd yn arwain at broses fwy budr yn gyffredinol.

Dyma lle mae cwmnïau sydd â phrofiad dwfn o wyddoniaeth deunydd yn dod i mewn. Rwyf wedi adolygu manylebau gan gynhyrchwyr hirsefydlog fel Hebei Yaofa carbon Co., Ltd. (gallwch ddod o hyd i'w manylion yn https://www.yaofatansu.com). Eu ffocws ar ychwanegion carbon ac mae electrodau graffit yn dibynnu ar gysondeb rhagflaenydd. Mae Hebei Yaofa Carbon Co, Ltd, fel gwneuthurwr carbon mawr gyda dros 20 mlynedd yn y gêm, yn deall bod purdeb a sefydlogrwydd eu porthiant traw tar glo yn trosi'n uniongyrchol i berfformiad yn y cynnyrch terfynol - llai o bwffio yn ystod graffiteiddio, dargludedd gwell, hyd oes hirach. Mae'r hirhoedledd hwnnw mewn EAF gwneud dur neu fatri lithiwm-ion yn enillion cynaliadwyedd uniongyrchol.

Dibyniaeth Gudd Green Tech

Edrychwch ar ddau yrrwr mwyaf technoleg werdd: trydaneiddio trafnidiaeth a storio ynni adnewyddadwy. Mae'r ddau yn pwyso'n drwm ar ddeunyddiau carbon datblygedig. Mae'r farchnad anod graffit yn ffrwydro. Ond o ble mae'r graffit synthetig hwnnw'n dod? Un llwybr mawr yw trwy graffiteiddio golosg nodwydd, sydd ei hun yn cael ei gynhyrchu o ... fe wnaethoch chi ddyfalu, wedi'i fireinio goltaria ’ neu ffrydiau petrolewm. Yr ymdrech am gapasiti uwch, codi tâl cyflymach - mae'n rhoi pwysau aruthrol ar ficrostrwythur yr anod. Gall golosg purach, mwy cyson sy'n deillio o drawiad gynnig llai o ddiffygion, a chineteg rhyngosod lithiwm-ion gwell. Deunydd galluogi ydyw, nid y brif weithred.

Yna mae'r ochr lai hudolus: dargludol ychwanegion carbon. Pethau fel carbon du ar gyfer cathodau Li-ion neu gyfryngau dargludol ar gyfer uwchgynwysyddion. Mae rhai o'r rhai sy'n perfformio orau yn deillio o brosesu tar arbenigol. Maent yn gwella dargludedd ar y llwythi lleiaf posibl, sy'n golygu eich bod yn defnyddio llai o ddeunydd gweithredol, yn cynyddu dwysedd ynni. Unwaith eto, mae'n lluosydd grym ar gyfer effeithlonrwydd y ddyfais werdd. Rwyf wedi gweld gweithgynhyrchwyr celloedd batri yn obsesiwn dros y ffynhonnell lithiwm ond yn trin yr ychwanegyn carbon fel nwydd. Camgymeriad mawr. Gall amrywiad o 2% yn strwythur yr ychwanegyn danio'r bywyd beicio.

Fe wnaethom hefyd arbrofi â defnyddio ffrydiau tar wedi'u hailgylchu o ddiwydiannau eraill. Aur economi gylchol oedd y syniad. Y realiti oedd hunllef o hidlo a phuro i gael gwared ar halogion metelaidd a fyddai'n gwenwyno cell batri. Roedd y gost o'i gael i fanyleb pur yn uwch na dechrau gyda phorthiant crai, wedi'i reoli. Mae’n bilsen anodd i’w llyncu, ond nid yw pob llwybr ailgylchu yn ddichonadwy yn dechnegol nac yn economaidd ar unwaith. Y flaenoriaeth yw perfformiad a dibynadwyedd y dechnoleg werdd derfynol.

Y Rhwystrau Ymarferol yn y Gadwyn Gyflenwi

Siarad am tar pur nid problem cemeg yn unig mohoni; mae'n bos logisteg a chyrchu. Mae'r cyflenwad yn tynhau. Gyda dirywiad gweithrediadau golosg traddodiadol mewn rhai rhanbarthau, mae sicrhau llif cyson o dar o ansawdd uchel yn bryder gwirioneddol. Mae'r anweddolrwydd hwn yn gwthio arloesedd, yn sicr, ond mae hefyd yn peryglu gwanhau ansawdd. Rwyf wedi cael llwythi lle roedd y cynnwys cwinolin-anhydawdd (QI) oddi ar y fanyleb, a thaflodd yr holl broses trwytho i ffwrdd ar gyfer swp o electrodau UHP. Diwrnodau o amser cynhyrchu a gollwyd.

Dyna pam mae integreiddio fertigol neu berthnasoedd cyflenwyr tynn iawn yn bwysig. Mae gan wneuthurwr sy'n rheoli neu'n deall yn ddwfn ei borthiant o gyfnod y popty golosg fantais enfawr. Gallant weithredu gwiriadau ansawdd yn gynharach, addasu paramedrau mireinio, a sicrhau hynny tar pur allbwn yn wirioneddol addas at y diben. Nid yw'n rhywbeth y gallwch ei brynu oddi ar farchnad sbot os ydych chi'n anelu at y pen uchaf electrodau graffit neu premiwm ychwanegion carbon marchnad. Mae gwefan Hebei Yaofa Carbon yn sôn am dros 20 mlynedd o brofiad cynhyrchu. Yn y cyd-destun hwn, mae'r profiad hwnnw'n debygol o olygu eu bod wedi llywio'r crunches cyflenwi lluosog ac wedi sefydlogi eu piblinellau rhagflaenol, sy'n rhywbeth na ellir ei drafod ar gyfer cyflenwad deunydd technoleg werdd dibynadwy.

Cur pen arall yw'r allyriadau pobi. Mae'r VOCs o draw yn ystod carboneiddio yn her amgylcheddol gyfreithlon. Mae'r rôl werdd yma yn symud o'r tar ei hun i'r dechnoleg sy'n cynnwys ac yn trin yr allyriadau hynny. Systemau dal a hylosgi mygdarth uwch, gan droi’r gwres gwastraff hwnnw’n ôl yn ynni proses—dyna lle mae’r ffocws amgylcheddol presennol ar gyfer prosesau sy’n seiliedig ar dar yn gywir. Mae'n esblygiad capex-ddwys ond beirniadol.

Dyfodol: Pont, Nid Cyrchfan

Felly, yw tar pur dyfodol deunyddiau technoleg werdd? Na, a dydw i ddim yn adnabod unrhyw un mewn ymchwil a datblygu sy'n meddwl ei fod. Mae'n bont hollbwysig. Ei rôl yw darparu'r deunyddiau carbon dibynadwy, perfformiad uchel sydd eu hangen i gynyddu technolegau fel EVs a storio grid heddiw, tra bod y genhedlaeth nesaf o ragflaenwyr cwbl gynaliadwy (bio-seiliedig, carbon wedi'i ailgylchu, ac ati) yn cael ei datblygu ac, yn hollbwysig, wedi'i phrofi ar raddfa miliwn tunnell.

Mae'r ymchwil yn ddwys. Traw yn deillio o lignin, o blastigau gwastraff trwy byrolysis. Ond bob tro rwy'n edrych ar y taflenni data, mae'r cwestiynau yr un peth: A allwch chi wneud 10,000 tunnell ohono gyda'r un manylebau bob mis? Beth yw'r gost fesul tunnell o'i gymharu â'r codiad perfformiad? A yw'n cyflwyno amhureddau newydd? Nid ydym yno eto. Byddai rhoi'r gorau i'r system bresennol cyn i'r un newydd fod yn barod yn atal y trawsnewid gwyrdd ei hun.

Felly, y strategaeth werdd fwyaf pragmatig ar hyn o bryd yw cynyddu effeithlonrwydd ar bob cam o'r presennol goltaria ’cadwyn cynnyrch -i-garbon. Mae hynny'n golygu buddsoddi mewn mireinio i gael y porthiant puraf, optimeiddio ffwrneisi pobi a graffiteiddio ar gyfer effeithlonrwydd ynni, a gwthio hyd oes cynnyrch i'w eithaf. Mae electrod UHP sy'n para 20% yn hirach mewn ffwrnais arc yn arbed llawer iawn o ynni a deunydd crai fesul tunnell o ddur a gynhyrchir. Mae hynny'n effaith werdd diriaethol, wedi'i galluogi gan ddeunydd yr ydym yn aml yn rhy gyflym i'w ddihiryn.

Diweddglo Heb Bwa

Nid oes casgliad taclus yma. Mae'n flêr. Mae'r rôl yn anghyson ar yr wyneb ond yn rhesymegol yn y ffosydd. Tar pur, y deunydd diwydiannol etifeddiaeth hwn, ar hyn o bryd yn alluogwr anhepgor ar gyfer yr union dechnolegau sy'n anelu at ddadleoli systemau diwydiannol etifeddol. Mae ei werth amgylcheddol yn anuniongyrchol ac yn systemig - a geir yn yr effeithlonrwydd a'r perfformiad y mae'n eu caniatáu i'r cais terfynol. Gallai anwybyddu'r naws hwn, gan wthio am ei ddisodli cynamserol yn seiliedig ar opteg yn unig, wneud mwy o ddrwg nag o les i gyflymder arloesi. Dylid canolbwyntio ar gyrchu cyfrifol, optimeiddio prosesau di-baid, a thrin y deunyddiau carbon hyn nid fel nwyddau, ond fel cydrannau wedi'u peiriannu'n fanwl o'n dyfodol technoleg werdd. Mae'r gwaith, fel bob amser, yn y manylion garw.