친환경 기술에서 순수 콜타르의 역할? 

같은 문장에서 콜타르와 친환경 기술을 듣게 되면 업계에 종사하는 대부분의 사람들은 비웃거나 완전히 혼란스러워 보입니다. 알겠습니다. 수십 년 동안 전통적인 탄소 제조의 중추인 바인더인 콜타르 피치는 양극과 전극에 필요한 악인 더러운 비밀이었습니다. 내러티브는 화석 기반의 전구체에서 벗어나는 것에 관한 것입니다. 그러나 그 단순한 관점에서 우리가 종종 놓치는 것이 있습니다. 순수한 석탄 타르 원료 자체가 녹색이라는 것이 아닙니다. 이는 명백히 녹색 전환의 일부인 기술의 다운스트림을 가능하게 하는 효율성, 폐기물 감소 및 성능에 관한 것입니다. PR 연설에서는 잃어버린 뉘앙스입니다.

오해받은 선구자

분명히합시다. 우리는 조잡한 다중 성분 타르에 대해 말하는 것이 아닙니다. 키워드는 순수한 석탄 타르, 특히 조성이 제어된 정제된 콜타르 피치(CTP)입니다. 일반적인 실수는 모든 탄소 전구체를 하나로 묶는 것입니다. 바이오 피치는 유망하지만 일관성과 코킹 가치는 어떻습니까? 산업 규모에서는 여전히 도박입니다. 석유 피치에는 그 자체의 변동성과 공급 문제가 있습니다. 고순도 CTP는 알려지고 신뢰할 수 있는 출발점을 제공합니다. 분자 구조, 즉 방향성은 실제로 전기 자동차 배터리용 흑연 양극에 필요한 정렬된 탄소 격자를 생성하는 데 이점이 있습니다. 친환경적인 부분은 대안을 고려할 때 시작됩니다. 즉, 더 많은 에너지, 더 많은 불량품, 그리고 궁극적으로 단위 성능당 더 큰 탄소 배출량을 요구하는 덜 효율적인 프로세스입니다.

나는 약 5년 전에 CTP의 일부를 흑연 전극용 새로운 생체 유래 바인더로 대체하려는 프로젝트를 기억합니다. 실험실 결과는 아름다웠습니다. 파트너 시설에서 시범 운영까지 확장하는 것은 재앙이었습니다. 베이킹 주기는 예측할 수 없게 되었고, 최종 제품의 밀도는 온통 40%에 달하는 불량률을 기록하게 되었습니다. 결함이 있는 빌렛을 굽는 데 낭비되는 에너지는 아마도 수년 동안 바이오 소재의 환경적 이점을 무효화했을 것입니다. 시스템 전반의 효율성에 대한 어려운 교훈이었습니다. 때로는 더 친환경적인 원자재가 전체 공정을 더 지저분하게 만드는 경우도 있습니다.

재료 과학에 대한 깊은 경험을 가진 회사가 들어오는 곳입니다. 저는 다음과 같은 오랜 생산자의 사양을 검토했습니다. 허베이 야오파 탄소 유한회사 (자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. https://www.yaofatansu.com). 그들의 초점은 탄소 첨가제 흑연 전극은 전구체 일관성에 달려 있습니다. 20년 넘게 업계에 종사해 온 대규모 탄소 제조업체인 Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd.는 콜타르 피치 공급원료의 순도와 안정성이 흑연화 중 퍼핑이 적고 전도성이 향상되며 수명이 길어지는 등 최종 제품의 성능으로 직접적으로 해석된다는 것을 이해하고 있습니다. 철강 제조 EAF 또는 리튬 이온 배터리의 수명은 직접적인 지속 가능성의 이점입니다.

Green Tech의 숨겨진 의존성

녹색 기술의 가장 큰 두 가지 동인인 운송의 전기화와 재생 가능 에너지 저장을 살펴보십시오. 둘 다 고급 탄소 소재에 크게 의존합니다. 흑연계 양극재 시장이 폭발적으로 성장하고 있다. 그런데 그 합성 흑연은 어디서 오는 걸까요? 주요 경로는 침상 코크스의 흑연화를 통해서인데, 이 코크스는... 짐작하셨겠지만, 정제된 것에서 생산됩니다. 콜타르 또는 석유 스트림. 더 높은 용량, 더 빠른 충전에 대한 요구는 양극의 미세 구조에 엄청난 압력을 가합니다. 더 순수하고 일관된 피치 유래 코크스는 결함이 적고 리튬 이온 삽입 역학이 더 우수합니다. 그것은 헤드라인 행위가 아니라 활성화 자료입니다.

그리고 덜 매력적인 측면도 있습니다: 전도성 탄소 첨가제. 리튬 이온 음극용 카본 블랙이나 슈퍼커패시터용 전도성 물질 등이 있습니다. 최고 성능의 것 중 일부는 특수한 타르 처리를 통해 파생됩니다. 최소한의 부하로 전도성을 향상시킵니다. 즉, 활성 물질을 덜 사용하고 에너지 밀도를 높인다는 의미입니다. 다시 말하지만 이는 친환경 장치의 효율성을 높이는 힘입니다. 나는 배터리 셀 제조업체들이 리튬 공급원에 집착하면서도 탄소 첨가제를 상품으로 취급하는 것을 보았습니다. 큰 실수입니다. 첨가제 구조의 2% 변화로 인해 사이클 수명이 단축될 수 있습니다.

우리는 또한 다른 산업의 재활용 타르 스트림을 사용하는 실험도 했습니다. 아이디어는 순환 경제의 금이었습니다. 현실은 배터리 셀을 오염시킬 수 있는 금속 오염물질을 제거하기 위한 여과 및 정화의 악몽이었습니다. 순수한 사양에 도달하는 데 드는 비용은 통제된 순수 공급원료로 시작하는 것보다 더 높았습니다. 삼키기 힘든 알약이지만 모든 재활용 경로가 기술적으로나 경제적으로 즉시 실행 가능한 것은 아닙니다. 우선순위는 최종 녹색기술의 성능과 신뢰성이 되어야 합니다.

공급망의 실질적인 장애물

이야기합니다 순수한 석탄 타르 단순한 화학 문제가 아닙니다. 그것은 물류 및 소싱 퍼즐입니다. 공급이 긴축되고 있습니다. 일부 지역에서는 전통적인 코킹 작업이 쇠퇴함에 따라 고품질 타르의 꾸준한 흐름을 확보하는 것이 실질적인 관심사입니다. 이러한 변동성은 물론 혁신을 촉진하지만 품질 저하의 위험도 있습니다. 퀴놀린 불용성(QI) 함량이 사양을 벗어난 배송을 받은 적이 있으며, 이로 인해 UHP 전극 배치에 대한 전체 함침 공정이 중단되었습니다. 생산 시간 손실 일수.

이것이 바로 수직적 통합이나 매우 긴밀한 공급업체 관계가 중요한 이유입니다. 코크스로 단계에서 공급원료를 통제하거나 깊이 이해하는 제조업체는 엄청난 이점을 갖습니다. 품질 검사를 더 일찍 구현하고, 정제 매개변수를 조정하고, 순수한 석탄 타르 출력은 정말 목적에 적합합니다. 고급을 목표로 한다면 현물 시장에서 그냥 살 수 있는 것이 아닙니다. 흑연 전극 또는 프리미엄 탄소 첨가제 시장. Hebei Yaofa Carbon의 웹사이트에는 20년 이상의 생산 경험이 언급되어 있습니다. 이러한 맥락에서 이러한 경험은 여러 공급 위기를 헤쳐나가고 안정적인 녹색 기술 재료 공급을 위해 협상할 수 없는 전구체 파이프라인을 안정화했음을 의미할 가능성이 높습니다.

또 다른 골칫거리는 베이킹 배출입니다. 탄화 과정에서 발생하는 피치의 VOC는 합법적인 환경 문제입니다. 여기서 친환경 역할은 타르 자체에서 배출물을 함유하고 처리하는 기술로 이동합니다. 폐열을 공정 에너지로 다시 전환하는 고급 연기 포집 및 연소 시스템이 바로 타르 기반 공정의 현재 환경적 초점이 바로 여기에 있습니다. 이는 투자 집약적이지만 중요한 발전입니다.

미래: 목적지가 아닌 다리

그래서, 이다 순수한 석탄 타르 그린테크 소재의 미래는? 아니요, 그리고 R&D 부서에서 그렇게 생각하는 사람은 아무도 없습니다. 그것은 중요한 다리입니다. 그 역할은 오늘날 EV 및 그리드 스토리지와 같은 기술을 확장하는 데 필요한 신뢰할 수 있는 고성능 탄소 재료를 제공하는 동시에 완전히 지속 가능한 차세대 전구체(바이오 기반, 재활용 탄소 등)를 개발하고 결정적으로 백만 톤 규모로 입증하는 것입니다.

연구가 치열합니다. 리그닌, 열분해를 통해 폐플라스틱에서 추출된 피치. 하지만 데이터 시트를 볼 때마다 질문은 똑같습니다. 매달 동일한 사양으로 10,000톤을 만들 수 있습니까? 성능 향상에 비해 톤당 비용은 얼마입니까? 새로운 불순물이 유입되나요? 우리는 아직 거기에 있지 않습니다. 새 시스템이 준비되기 전에 현재 시스템을 포기하면 녹색 전환 자체가 지연됩니다.

따라서 현재 가장 실용적인 녹색 전략은 기존의 모든 단계에서 효율성을 극대화하는 것입니다. 콜타르-탄소 제품 체인. 이는 가장 순수한 공급원료를 얻기 위해 정제에 투자하고, 에너지 효율성을 위해 베이킹 및 흑연화로를 최적화하고, 제품 수명을 한계까지 끌어올리는 것을 의미합니다. 아크로에서 20% 더 오래 지속되는 UHP 전극은 생산되는 철강 1톤당 엄청난 양의 에너지와 원자재를 절약합니다. 이는 우리가 너무 빨리 악당화하기에는 너무 빠른 소재를 통해 실현되는 실질적인 환경 영향입니다.

인사 없이 마무리

여기에는 깔끔한 결론이 없습니다. 지저분해요. 역할은 표면적으로 모순적이지만 참호에서는 논리적입니다. 순수한 석탄 타르이 레거시 산업 소재인 는 현재 레거시 산업 시스템을 대체하려는 기술을 구현하는 데 없어서는 안 될 요소입니다. 환경적 가치는 간접적이고 체계적입니다. 이는 최종 애플리케이션에 부여되는 효율성과 성능에서 발견됩니다. 이러한 미묘한 차이를 무시하고 광학만을 기반으로 조기 교체를 추진하는 것은 혁신 속도에 도움이 되기보다는 해를 끼칠 수 있습니다. 책임 있는 소싱, 끊임없는 프로세스 최적화, 이러한 탄소 재료를 상품이 아닌 녹색 기술 미래의 정밀 엔지니어링 구성 요소로 취급하는 데 초점을 맞춰야 합니다. 언제나 그렇듯이 작업은 세세한 부분에 있습니다.