Einführung in harte Kohlenstoffmaterialien

Harter Kohlenstoff: Es handelt sich um eine Kohlenstoffart, die selbst bei Temperaturen über 2500 Grad schwer zu graphitieren ist, benannt nach ihrer hohen mechanischen Härte. Die Form von Hartkohlenstoff kann kugelförmig, linear oder porös sein. Hartkohlenstoff-Vorläufer sind im Allgemeinen duroplastische Materialien, sodass sie normalerweise in der Lage sind, die Morphologie des Vorläufers während des Materialsyntheseprozesses beizubehalten. Nach der Karbonisierung bei hoher Temperatur werden kurze Graphenschichten (auch Graphitdomänen oder Pseudographit genannt) in hartem Kohlenstoff in einer Nahbereichsordnung angeordnet und bilden einen endlichen Stapel aus 2 bis 6 Schichten mit einer Länge von bis zu 40 Å .
Mehrere Vorläufer von Biomasse aus hartem Kohlenstoff
1. Kokosnussschale
Kokosnussschale ist die Innenhaut der Kokosnuss mit einer harten Textur und wird im Allgemeinen zur Herstellung von Gefäßen, Kunsthandwerk und Aktivkohle verwendet. Hartkohlenstoff auf Kokosnussschalenbasis hat eine gut entwickelte Porenstruktur, einen niedrigen Aschegehalt und ein H/C-zu-O/C-Verhältnis, was ihn zu einem idealen Material für negative Elektroden macht. Derzeit sind die Industrialisierungsfortschritte früh und die Leistung ist gut. Die Hauptanbaugebiete für Kokosnüsse sind Sri Lanka, Malaysia, Indien und die Philippinen. Es gibt eine kleine Anzahl von Plantagen in Regionen wie Hainan und Taiwan in China, wobei die Provinz Hainan über 99 % der heimischen Anbaufläche ausmacht. Darüber hinaus verfügt die Provinz Hainan in China im Vergleich zu Kokosnussanbaugebieten wie den Philippinen und Indonesien über einen höheren Breitengrad, eine schwächere Sonnenscheindauer und -intensität, dünnere Kokosnussschalen und eine geringere Härte und ist kein Material für die Herstellung von Karbonisierungsmaterialien für Kokosnussschalen. Kokosnussschalen werden in Südostasien in der Regel von Unternehmen hergestellt.
2. Stärke
Stärke ist eines der reichlich vorhandenen erneuerbaren Biomaterialien, das in verschiedenen Pflanzen weit verbreitet ist. Als typisches Polysaccharid hat Stärke eine einfache Zusammensetzung, einen hohen Kohlenstoffgehalt und einen niedrigen Preis. Gleichzeitig weist Stärke im Vergleich zu anderen Biomassevorläufern eine natürliche Kugelform auf, was sie zu einem äußerst wettbewerbsfähigen Vorläufermaterial für die Herstellung von Hartkohlenstoff macht. Stärke ist als Industrieprodukt in ausreichender heimischer Menge vorhanden und weist eine hohe Reinheit auf. Stärke ist ein organisches hochmolekulares Kohlenhydrat mit hoher Reinheit. Wenn organische Polymerverbindungen als Hartkohlenstoffquellen verwendet werden, können sie mit spezifischen Synthesemethoden kombiniert werden, um Hartkohlenstoffmaterialien mit speziellen Morphologien zu erhalten. Der Syntheseprozess ist oft komplex, kann aber Verunreinigungen vermeiden und strukturelle Konsistenz gewährleisten.
3. Moso-Bambus
Moso-Bambus ist eine Pflanze aus der Familie der Poaceae und gehört zur Gattung Corydalis. Es hat eine dicke und schnelle Stabform und kann nach 5-8 Jahren stabil wachsen. Es handelt sich um eine wirtschaftlich wertvolle Bambusart, die in der Bauindustrie, der Papierindustrie und anderen Bereichen weit verbreitet ist. China verfügt über reichlich Bambuswaldressourcen. China ist die Heimat des Bambus und verfügt über eine reiche Produktion. Die Ergebnisse der neunten nationalen Waldressourceninventur zeigen, dass die Bambuswaldfläche in China 6,4116 Millionen Hektar beträgt, wovon 72,96 % auf Bambuswälder entfallen. Moso-Bambus kommt hauptsächlich im Qinling-Han-Flussbecken und in der südlichen Region des Jangtse-Flussbeckens in China vor.
4. Stroh
Stroh ist als landwirtschaftlicher Abfall reich an Ressourcen. China ist ein wichtiges Agrarland und ertragreiche Nutzpflanzen wie Weizen, Mais und Reis liefern jedes Jahr große Mengen an Biomasse-Strohressourcen. Im Jahr 2020 betrug die inländische Produktion von Erntestroh 792 Millionen Tonnen, wovon 667 Millionen Tonnen als Ressource gesammelt werden konnten. Stroh wird als landwirtschaftlicher Abfall seit langem hauptsächlich für Heizenergie, Viehfutter und organische Düngemittel verwendet. Davon machte der Düngemitteleinsatz im Jahr 2020 51,2 % aus.