Introducció als materials de carboni dur

Carboni dur: és un tipus de carboni que és difícil de grafititzar fins i tot a temperatures superiors als 2500 graus, que rep el nom de la seva alta duresa mecànica. La forma del carboni dur pot ser esfèrica, lineal o porosa. Els precursors de carboni dur són generalment materials termoestables, de manera que solen ser capaços de mantenir la morfologia del precursor durant el procés de síntesi del material. Després de la carbonització a alta temperatura, les làmines de grafè curtes (també conegudes com a dominis de grafit o pseudografit) en carboni dur es disposen de manera ordenada a curt abast, formant una pila finita de 2 a 6 capes, amb una longitud de fins a 40 Å. .
Diversos precursors de biomassa de carboni dur
1. Closca de coco
La closca de coco és la pell interna del coco, amb una textura dura, i s'utilitza generalment en la producció d'embarcacions, artesanies i carbó activat. El carbó dur a base de closca de coco té una estructura de porus ben desenvolupada, un baix contingut de cendra i una relació H/C/O/C, el que el converteix en un material d'elèctrode negatiu ideal. Actualment, el seu progrés d'industrialització és primerenc i el seu rendiment és bo. Les principals zones de producció de cocos són Sri Lanka, Malàisia, l'Índia i les Filipines. Hi ha un petit nombre de plantacions a regions com Hainan i Taiwan a la Xina, amb la província de Hainan que representa més del 99% de la superfície de plantació nacional. A més, en comparació amb les zones productores de coco com les Filipines i Indonèsia, la província de Hainan a la Xina té una latitud més alta, un temps i una intensitat de sol més febles, closques de coco més primes, duresa més baixa i no és un material per a la fabricació de materials de carbonització de closques de coco. Les closques de coco al sud-est asiàtic són generalment produïdes per empreses.
2. Midó
El midó és un dels biomaterials renovables abundants, molt present en diverses plantes. Com a polisacàrid típic, el midó té una composició senzilla, un alt contingut de carboni i un preu baix. Al mateix temps, en comparació amb altres precursors de biomassa, el midó presenta una forma esfèrica natural, el que el converteix en un material precursor altament competitiu per a la preparació de carboni dur. El midó, com a producte industrial, té un subministrament domèstic suficient i una puresa elevada. El midó és un hidrat de carboni orgànic d'alta puresa. Quan s'utilitzen compostos de polímers orgànics com a fonts de carboni dur, es poden combinar amb mètodes de síntesi específics per obtenir materials de carboni dur amb morfologies especials. El procés de síntesi sovint és complex, però pot evitar impureses i garantir la consistència estructural.
3. Moso bambú
El bambú Moso és una planta de la família Poaceae, pertanyent al gènere Corydalis. Té una forma de vareta gruixuda i ràpida i pot créixer de manera estable després de 5-8 anys. És una espècie de bambú econòmicament valuosa i s'utilitza àmpliament a la indústria de la construcció, la indústria de la fabricació de paper i altres camps. La Xina té abundants recursos forestals de bambú. La Xina és la ciutat natal del bambú i té una producció abundant. Els resultats del novè inventari nacional de recursos forestals mostren que la superfície forestal de bambú a la Xina és de 6,4116 milions d'hectàrees, de les quals el bosc de bambú representa el 72,96%. El bambú Moso es distribueix principalment a la conca del riu Qinling Han i a la regió sud de la conca del riu Yangtze a la Xina.
4. Palla
La palla, com a residus agrícoles, és abundant en recursos. La Xina és un país agrícola important i els cultius d'alt rendiment com el blat, el blat de moro i l'arròs proporcionen una gran quantitat de recursos de palla de biomassa cada any. El 2020, la producció nacional de palla de cultiu va ser de 792 milions de tones, de les quals 667 milions de tones es van poder recollir com a recursos. La palla, com a residus agrícoles, s'ha utilitzat durant molt de temps principalment per a la calefacció, l'alimentació del bestiar i els fertilitzants orgànics. Entre ells, la utilització de fertilitzants va representar el 51,2% el 2020.