將煤炭轉(zhuǎn)化為碳纖維的生產(chǎn)工藝

寂靜天花板

猶他大學的研究人員日前啟動了一項研究計劃，耗資160萬美元，旨在將煤炭煉制稱瀝青，進而轉(zhuǎn)化成碳纖維復合材料。
6 n" O& P; O2 m9 f$ u美國商務經(jīng)濟促進局局長助理Jay William表示，該項目將獲得國家層面的資金支持約79萬美元，剩余配套資金將從相關行業(yè)及企業(yè)處獲得。
% b5 S: ?  Q  n項目負責人、猶他州立大學化學工程教授Eric Eddings表示說：“鑒于我國煤礦的儲量非常豐富，但利用手段較為單一。不管是國家層面還是企業(yè)層面，都急于為煤炭找到新的應用方向。如果能找到一條將煤炭轉(zhuǎn)化成碳纖維并且經(jīng)濟有效的方法，將其應用到工業(yè)量產(chǎn)品的生產(chǎn)中去，那么未來的市場是無可限量的。而對于煤炭來說，這也是一種比直接燃燒更加環(huán)保的利用方式。
傳統(tǒng)意義上，煤炭作為燃料被使用，在加熱時會產(chǎn)生烴類物質(zhì)，與氧氣混合燃燒釋放出熱能。但如果生產(chǎn)條件變?yōu)闊o氧，這些烴類物質(zhì)的分子結構會重組再造，生成人們通常熟知的瀝青。然后，瀝青可用于生產(chǎn)碳纖維及其復合材料產(chǎn)品。與石油煉化產(chǎn)品聚丙烯腈相比，以煤炭作為原料顯而更加經(jīng)濟。
  E: b. q. I4 |另一方面，將煤當做燃料直接燃燒會產(chǎn)生大量二氧化碳，釋放到大氣中，對環(huán)境造成影響。如果將其用于生產(chǎn)碳纖維，將大大減少碳排放量。
" J) W( s( U4 V/ O7 Q& P* J利用此次獲得的資金，研究團隊可以對猶他州內(nèi)的煤礦成分進行細致的分析，對其用于瀝青基碳纖維生產(chǎn)的做出適用性判斷。該研究團隊多種瀝青變體送往肯塔基大學應用能源研究中心，交予Matthew Weisenberger團隊，由后者進行后續(xù)碳纖維生產(chǎn)的步驟。這種合作是為了找到碳排放量最小的瀝青基碳纖維生產(chǎn)方式。
; h4 x) H. ?0 Y  T$ [) h6 c  X2 G3 A9 N研究團隊還將與猶他先進材料制造研究所合作，研究煤炭-瀝青基碳纖維的市場潛力，判斷其他產(chǎn)煤地區(qū)是否也能從這項技術中獲益。
2014年，猶他州的六家煤炭公司合計從一個露天礦產(chǎn)和九個地下礦場出產(chǎn)價值煤炭1790萬噸，總價值6億美元。根據(jù)調(diào)查，猶他州境內(nèi)目前有六處于高產(chǎn)期的煤礦，還有若干進入低產(chǎn)期的煤礦。一旦該項目的研究成功，會對本已低迷的煤炭生產(chǎn)行業(yè)帶來新的增長動力，同時也為先進材料制造行業(yè)送去新的原材替代料選項。