Millised on grafitiseeritud naftakoksi tulevased tehnoloogilised uurimis- ja arendussuunad?

Grafitiseeritud naftakoksi tulevased tehnoloogiaalased uurimis- ja arendussuunad keskenduvad peamiselt järgmistele aspektidele:

Kõrge puhtusastmega ja vähese lisandiga tehnoloogiad

Aeglase koksistamisprotsessi ja sügava desulfureerimise tehnikate täiustamise abil saab vähendada naftakoksi väävli, tuha ja muude lisandite sisaldust. Näiteks on Sinopec Qingdao rafineerimistehas vähendanud väävlisisaldust alla 0,3%, rahuldades uue energiasektori nõudlust madala väävlisisaldusega naftakoksi järele. Tulevikus on vaja edasi arendada tõhusaid tuhastamise tehnoloogiaid, et vähendada tuhasisaldust 8–10 massiprotsendilt alla 1 massiprotsendi, suurendades seeläbi materjali puhtust ja jõudluse stabiilsust.

Tipptasemel toodete kohandatud arendus

Tipptasemel valdkondade, näiteks liitiumakude anoodimaterjalide ja fotogalvaanilise räni tooraine redutseerijate jaoks tuleks välja töötada spetsiaalsed naftakoksi tooted. Näiteks peab akudele spetsiifiline koks vastama sellistele näitajatele nagu väävlisisaldus <0,5% ja tuhasisaldus <0,3%, et parandada aku energiatihedust ja tsükli eluiga. Lisaks vajab fotogalvaanilise kvaliteediga naftakoks optimeeritud pooristruktuure, et suurendada redutseerimise efektiivsust ja vähendada räni tooraine tootmiskulusid.

Süvatöötlemine ja kõrge lisandväärtusega kasutamine

Tööstuse lisandväärtuse suurendamiseks tuleks arendada sügavtöödeldud tooteid, nagu nõelkoks ja süsinikkiud. Ülivõimsate grafiitelektroodide põhitoorainena on nõelkoksi järele elektrikaarahjude terasetootmises ja uues energiavarustusahelas märkimisväärselt kasvanud nõudlus. Näiteks on Jinzhou Petrochemical saavutanud nõelkoksi pikaajalise tootmise, mis vastab kõrgetasemelisele turu nõudlusele.

Keskkonnasõbralikud ja rohelised tootmistehnoloogiad

Vastuseks üha rangemale keskkonnapoliitikale tuleks arendada vähese saaste ja energiatarbimisega tootmisprotsesse. Näiteks sulatatud soola elektrolüüs võimaldab saavutada grafitisatsiooni temperatuuril alla 1000 °C, vähendades energiatarbimist 40% võrreldes traditsiooniliste kõrgtemperatuuri ja kõrgsurve meetoditega (üle 2000 °C) ning olles rakendatav mitmesuguste süsinikku sisaldavate toorainete puhul. Lisaks hoiab fluidiseeritud kihi aktiveerimistehnoloogia ära aglomeratsiooni inertsete osakeste sisseviimise kaudu, lühendades aktiveerimisaega 2–8 tunnini ja vähendades veelgi energiatarbimist.

Täpsed pooride struktuuri kontrolli tehnoloogiad

Gradientaktiveerimise ja kohapealse legeerimistehnikate abil saab naftakoksipõhiste poorsete süsinike pooride struktuuri reguleerida, et parandada materjali toimivust. Näiteks H₂O/CO₂ sünergistliku aktiveerimismehhanismi kasutamine moodustab mikropooride-mesopooride komposiitstruktuuri (mesopooride suhe 20–60%), mis sobib erinevatele rakendusstsenaariumidele. Samal ajal võimaldab NH₃ või H₃PO₄ lisamine lämmastiku/fosfori aatomite legeerimist (legeerimistasemed 1–5 at%), suurendades juhtivust ja pinnaaktiivsust.

Rakenduste laiendamine uues energiasektoris

Tuleks välja töötada uusi energiamaterjale, näiteks naftakoksi baasil valmistatud aktiivsüsi ja superkondensaatorsüsi. Näiteks naftakoksi baasil valmistatud poorne süsinik kui ränianoodide „kuldne partner“ parandab tsükli stabiilsust 300% võrra pooride struktuuri reguleerimise kaudu (50–500 nm suletud pooride struktuur), et puhverdada räni mahu suurenemist. Prognooside kohaselt ületab ülemaailmse turu suurus 2030. aastaks 120 miljardit jüaani, mille liitkasvumäär on 25%.

Intelligentsed ja automatiseeritud tootmistehnoloogiad

Asjade interneti (IoT) ja plokiahela tehnoloogiate kasutamine aitab parandada tootmise efektiivsust ja toodete kvaliteeti. Näiteks võimaldab intelligentne ladustamine reaalajas varude jälgimist, parandades reageerimiskiirust 50%. Plokiahela jälgitavus annab toodetele „süsiniku jalajälje“ sertifikaadi, mis vastab ELi ESG investeerimisnõuetele.