ما هي اتجاهات البحث والتطوير التكنولوجي المستقبلية لفحم الكوك البترولي المُجرافن؟

تركز اتجاهات البحث والتطوير التكنولوجي المستقبلية لفحم الكوك البترولي المُجرافن بشكل أساسي على الجوانب التالية:

تقنيات عالية النقاء ومنخفضة الشوائب

من خلال تحسين عمليات التكوير المتأخر وتقنيات إزالة الكبريت العميقة، يمكن تقليل محتوى الكبريت والرماد والشوائب الأخرى في فحم الكوك البترولي. فعلى سبيل المثال، خفضت مصفاة سينوبك تشينغداو محتوى الكبريت إلى أقل من 0.3%، ما يلبي الطلب على فحم الكوك البترولي منخفض الكبريت في قطاع الطاقة الجديدة. وفي المستقبل، من الضروري تطوير تقنيات فعالة لإزالة الرماد لتقليل محتواه من 8-10% وزناً إلى أقل من 1% وزناً، وبالتالي تحسين نقاء المادة واستقرار أدائها.

تطوير منتجات راقية حسب الطلب

ينبغي تطوير منتجات فحم الكوك البترولي المتخصصة للاستخدام في مجالات متطورة، مثل مواد الأنود في بطاريات الليثيوم وعوامل اختزال السيليكون المستخدم في الخلايا الكهروضوئية. فعلى سبيل المثال، يجب أن يستوفي فحم الكوك المُخصص لبطاريات الطاقة معايير مثل نسبة الكبريت أقل من 0.5% ونسبة الرماد أقل من 0.3% لتحسين كثافة طاقة البطارية وعمرها الافتراضي. إضافةً إلى ذلك، يتطلب فحم الكوك البترولي المُستخدم في الخلايا الكهروضوئية بنية مسامية مُحسّنة لتعزيز كفاءة الاختزال وخفض تكاليف إنتاج السيليكون.

المعالجة العميقة والاستخدام ذو القيمة المضافة العالية

ينبغي تطوير منتجات معالجة متقدمة، مثل فحم الكوك الإبري وألياف الكربون، لزيادة القيمة المضافة للصناعة. وباعتباره المادة الخام الأساسية لأقطاب الجرافيت فائقة القدرة، شهد فحم الكوك الإبري نموًا ملحوظًا في الطلب ضمن صناعة الصلب في أفران القوس الكهربائي وسلسلة إمداد الطاقة الجديدة. فعلى سبيل المثال، حققت شركة جينتشو للبتروكيماويات إنتاجًا مستدامًا لفحم الكوك الإبري، ما يلبي متطلبات السوق الراقية.

تقنيات إنتاج صديقة للبيئة وخضراء

استجابةً للسياسات البيئية المتزايدة الصرامة، ينبغي تطوير عمليات إنتاج منخفضة التلوث واستهلاك الطاقة. فعلى سبيل المثال، يمكن للتحليل الكهربائي للأملاح المنصهرة تحقيق عملية التغرافيت عند درجة حرارة أقل من 1000 درجة مئوية، مما يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 40% مقارنةً بالطرق التقليدية ذات درجات الحرارة والضغوط العالية (أعلى من 2000 درجة مئوية)، كما أنها قابلة للتطبيق على مختلف المواد الخام الكربونية. علاوة على ذلك، تمنع تقنية التنشيط في طبقة مميعة التكتل عن طريق إدخال جزيئات خاملة، مما يقلل وقت التنشيط إلى ما بين ساعتين وثماني ساعات، وبالتالي يقلل استهلاك الطاقة بشكل أكبر.

تقنيات التحكم الدقيق في بنية المسام

من خلال تقنيات التنشيط المتدرج والتطعيم الموضعي، يمكن تنظيم بنية مسام الكربون المسامي المصنوع من فحم الكوك البترولي لتحسين أداء المادة. على سبيل المثال، يؤدي استخدام آلية تنشيط تآزرية من الماء وثاني أكسيد الكربون إلى تكوين بنية مركبة من المسام الدقيقة والمتوسطة (بنسبة مسام متوسطة تتراوح بين 20% و60%) لتناسب سيناريوهات تطبيقية مختلفة. في الوقت نفسه، يُمكّن إدخال الأمونيا أو حمض الفوسفوريك من تطعيم ذرات النيتروجين/الفوسفور (بمستويات تطعيم تتراوح بين 1% و5% ذري)، مما يُحسّن الموصلية والنشاط السطحي.

توسيع نطاق التطبيقات في قطاع الطاقة الجديدة

ينبغي تطوير مواد طاقة جديدة، مثل الكربون المنشط المُستخلص من فحم الكوك البترولي وكربون المكثفات الفائقة. فعلى سبيل المثال، يُحسّن الكربون المسامي المُستخلص من فحم الكوك البترولي، باعتباره "الشريك الأمثل" لأقطاب السيليكون، استقرار دورة الشحن والتفريغ بنسبة 300% من خلال تنظيم بنية المسام (بنية مسامية مغلقة تتراوح بين 50 و500 نانومتر) للحد من تمدد حجم السيليكون. ومن المتوقع أن يتجاوز حجم السوق العالمي 120 مليار يوان بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 25%.

تقنيات الإنتاج الذكية والآلية

يمكن أن يُسهم توظيف تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) وتقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين) في تعزيز كفاءة الإنتاج وجودة المنتجات. فعلى سبيل المثال، يُتيح التخزين الذكي مراقبة المخزون في الوقت الفعلي، مما يُحسّن سرعة الاستجابة بنسبة 50%. كما تُوفّر إمكانية تتبع المنتجات عبر سلسلة الكتل شهادة "البصمة الكربونية"، بما يُلبي متطلبات الاتحاد الأوروبي للاستثمار البيئي والاجتماعي والحوكمة.