Въведение в твърдите въглеродни материали

Твърд въглерод: Това е вид въглерод, който е труден за графитизиране дори при температури над 2500 градуса, кръстен на високата си механична твърдост. Формата на твърдия въглерод може да бъде сферична, линейна или пореста. Твърдите въглеродни прекурсори обикновено са термореактивни материали, така че те обикновено са в състояние да поддържат морфологията на прекурсора по време на процеса на синтез на материала. След високотемпературна карбонизация, къси графенови листове (известни също като графитни домени или псевдографит) в твърд въглерод се подреждат по подреден начин в къси разстояния, образувайки краен пакет от 2 до 6 слоя с дължина до 40 Å .
Няколко прекурсора на твърда въглеродна биомаса
1. Кокосова черупка
Кокосовата обвивка е вътрешната кожа на кокосовия орех с твърда текстура и обикновено се използва в производството на съдове, занаяти и активен въглен. Твърдият въглерод на базата на кокосови черупки има добре развита структура на порите, ниско съдържание на пепел и съотношение H/C към O/C, което го прави идеален материал за отрицателни електроди. В момента напредъкът в индустриализацията му е ранен и представянето му е добро. Основните райони на производство на кокосови орехи са Шри Ланка, Малайзия, Индия и Филипините. Има малък брой насаждения в региони като Хайнан и Тайван в Китай, като провинция Хайнан представлява над 99% от вътрешните площи за засаждане. Освен това, в сравнение с райони за производство на кокосови орехи като Филипините и Индонезия, провинция Хайнан в Китай има по-висока географска ширина, по-слабо време и интензивност на слънчевото греене, по-тънки кокосови черупки, по-ниска твърдост и не е материал за производство на материали за карбонизиране на кокосови черупки. Кокосовите черупки в Югоизточна Азия обикновено се произвеждат от предприятия.
2. Нишесте
Нишестето е един от изобилните възобновяеми биоматериали, широко присъстващ в различни растения. Като типичен полизахарид нишестето има прост състав, високо съдържание на въглерод и ниска цена. В същото време, в сравнение с други прекурсори на биомаса, нишестето показва естествена сферична форма, което го прави силно конкурентен прекурсорен материал за получаване на твърд въглерод. Нишестето, като промишлен продукт, има достатъчно вътрешно предлагане и висока чистота. Нишестето е органичен високомолекулен въглехидрат с висока чистота. Когато органичните полимерни съединения се използват като източници на твърд въглерод, те могат да се комбинират със специфични методи за синтез, за ​​да се получат твърди въглеродни материали със специална морфология. Процесът на синтез често е сложен, но може да избегне примеси и да осигури структурна последователност.
3. Мосо бамбук
Бамбукът Moso е растение от семейство Poaceae, принадлежащо към род Corydalis. Има дебела и бърза пръчковидна форма и може да расте стабилно след 5-8 години. Това е икономически ценен вид бамбук и се използва широко в строителната индустрия, производството на хартия и други области. Китай има богати ресурси от бамбукови гори. Китай е родният град на бамбука и има изобилно производство. Резултатите от деветата национална инвентаризация на горските ресурси показват, че площта на бамбуковите гори в Китай е 6,4116 милиона хектара, от които бамбуковите гори представляват 72,96%. Бамбукът Moso е разпространен главно в басейна на река Qinling Han и южния регион на басейна на река Yangtze в Китай.
4. Слама
Сламата, като селскостопански отпадък, е изобилна от ресурси. Китай е голяма селскостопанска страна и културите с висок добив като пшеница, царевица и ориз осигуряват огромно количество ресурси от слама от биомаса всяка година. През 2020 г. местното производство на селскостопанска слама е 792 милиона тона, от които 667 милиона тона могат да бъдат събрани като ресурси. Сламата, като селскостопански отпадък, отдавна се използва главно за отопление, храна за добитък и органични торове. Сред тях използването на торове възлиза на 51,2% през 2020 г.