Uvod v trde ogljikove materiale

Trdi ogljik: To je vrsta ogljika, ki ga je težko grafitizirati tudi pri temperaturah nad 2500 stopinj, poimenovana po visoki mehanski trdoti. Oblika trdega ogljika je lahko sferična, linearna ali porozna. Prekurzorji trdega ogljika so na splošno termoreaktivni materiali, zato lahko med postopkom sinteze materiala običajno ohranijo morfologijo predhodnika. Po visokotemperaturni karbonizaciji se kratke grafenske plošče (znane tudi kot grafitne domene ali psevdografit) v trdem ogljiku razporedijo na urejen način kratkega dosega in tvorijo končni kup 2 do 6 plasti z dolžino do 40 Å. .
Več predhodnikov trde ogljikove biomase
1. Kokosova lupina
Kokosova lupina je notranja lupina kokosa s trdo teksturo in se na splošno uporablja v proizvodnji posod, ročnih del in aktivnega oglja. Trdi ogljik na osnovi kokosovih lupin ima dobro razvito strukturo por, nizko vsebnost pepela in razmerje H/C proti O/C, zaradi česar je idealen material za negativne elektrode. Trenutno je njen napredek v industrializaciji zgodnji in njegova uspešnost je dobra. Glavna območja proizvodnje kokosa so Šrilanka, Malezija, Indija in Filipini. V regijah, kot sta Hainan in Tajvan na Kitajskem, je majhno število nasadov, pri čemer provinca Hainan predstavlja več kot 99 % domačih površin zasaditev. Poleg tega ima provinca Hainan na Kitajskem v primerjavi z območji proizvodnje kokosa, kot sta Filipini in Indonezija, višjo zemljepisno širino, nižji čas in intenzivnost sončnega obsevanja, tanjše kokosove lupine, nižjo trdoto in ni material za proizvodnjo materialov za karbonizacijo kokosovih lupin. Kokosove lupine v jugovzhodni Aziji običajno proizvajajo podjetja.
2. Škrob
Škrob je eden izmed bogatih obnovljivih biomaterialov, široko prisoten v različnih rastlinah. Kot tipičen polisaharid ima škrob preprosto sestavo, visoko vsebnost ogljika in nizko ceno. Hkrati ima škrob v primerjavi z drugimi prekurzorji biomase naravno sferično obliko, zaradi česar je zelo konkurenčen predhodni material za pripravo trdega ogljika. Škrob kot industrijski izdelek ima zadostno domačo ponudbo in visoko čistost. Škrob je organski visokomolekularni ogljikov hidrat z visoko čistostjo. Kadar se organske polimerne spojine uporabljajo kot viri trdega ogljika, jih je mogoče kombinirati s posebnimi sinteznimi metodami, da se pridobijo trdi ogljikovi materiali s posebno morfologijo. Postopek sinteze je pogosto zapleten, vendar se lahko izogne ​​nečistočam in zagotovi strukturno doslednost.
3. Moso bambus
Moso bambus je rastlina iz družine Poaceae, ki spada v rod Corydalis. Ima debelo in hitro paličasto obliko in lahko stabilno raste po 5-8 letih. Je ekonomsko dragocena vrsta bambusa in se pogosto uporablja v gradbeništvu, papirni industriji in na drugih področjih. Kitajska ima bogate vire bambusovih gozdov. Kitajska je domovina bambusa in ima bogato proizvodnjo. Rezultati devete nacionalne inventure gozdnih virov kažejo, da je območje bambusovega gozda na Kitajskem 6,4116 milijona hektarjev, od tega bambusov gozd predstavlja 72,96 %. Moso bambus je v glavnem razširjen v porečju reke Qinling Han in južnem območju porečja reke Jangce na Kitajskem.
4. Slama
Slama je kot kmetijski odpadek bogata z viri. Kitajska je pomembna kmetijska država in visokorodni pridelki, kot so pšenica, koruza in riž, vsako leto zagotavljajo ogromno virov slame za biomaso. Leta 2020 je bila domača proizvodnja slame 792 milijonov ton, od tega je bilo 667 milijonov ton mogoče zbrati kot vir. Slama se kot kmetijski odpadek že dolgo uporablja predvsem za ogrevanje, krmo živine in organska gnojila. Med njimi je uporaba gnojil leta 2020 predstavljala 51,2 %.