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把玉米淀粉“點(diǎn)石成金”

——中科美錦電容炭打破國(guó)外壟斷

來(lái)源:太原日?qǐng)?bào) 作者:司勇 2024年05月02日 06:59

  玉米能做什么?能蒸窩頭,能飼養(yǎng)牲畜,能提取蛋白質(zhì),能提煉酒精……而位于清徐經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的山西中科美錦炭材料有限公司,利用玉米淀粉制成電容炭,附加值提升幾十倍,打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷。

  在中科美錦產(chǎn)品展示室,公司負(fù)責(zé)人石久龍把裝著一白一黑兩種物質(zhì)的瓶子放在前面。他指著白色的物質(zhì)說(shuō),這就是玉米淀粉,一噸是3000多元?!澳悴逻@個(gè)黑色的粉末多少錢?”石久龍笑著說(shuō),“這就是用玉米淀粉制成的電容炭?,F(xiàn)在一噸的價(jià)格是20多萬(wàn)元,最貴時(shí)一噸30萬(wàn)元。”石久龍說(shuō),依靠科技,玉米淀粉也能“點(diǎn)石成金”。

  科技創(chuàng)新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素。當(dāng)前,我國(guó)新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)欣欣向榮,但也遇到“瓶頸”。“充電慢、充電次數(shù)有限、受氣溫影響大,這些都是新能源產(chǎn)業(yè)遇到的共性問(wèn)題?!笔谬堈f(shuō),新能源汽車、光伏發(fā)電離不開(kāi)電量的儲(chǔ)存,上述問(wèn)題的核心就是電容器“體質(zhì)”不強(qiáng)。

  電容炭作為超級(jí)電容器的核心原材料,它的品質(zhì)直接決定超級(jí)電容器的性能和使用壽命。而電容炭生產(chǎn)工藝和配套設(shè)備條件嚴(yán)苛,我國(guó)的電容炭產(chǎn)業(yè)尚未成熟,屬于“卡脖子”難題。從2015年起,中科院山西煤化所課題組就投身于電容炭國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的攻關(guān)。“和愛(ài)迪生尋找合適的燈絲一樣,我們也是在自然界的碳材料中尋找,光淀粉就試過(guò)紅薯、木薯、綠豆等幾十種材料。”石久龍說(shuō),其實(shí)柳絮是制作電容炭的最佳材料,但它不好收集,而且不能全年供應(yīng),最終在無(wú)數(shù)的試錯(cuò)中,山西煤化所找到了最理想的電容炭原材料——玉米淀粉。

  “有了這個(gè)玉米淀粉制成的電容炭,接下來(lái)就能制造超級(jí)電容器了?!笔谬埥榻B,超級(jí)電容器是傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置,它的儲(chǔ)能量是傳統(tǒng)電容器的10萬(wàn)倍,既有超級(jí)電容器快速充放電的特性,又有電池的儲(chǔ)能特性,具有功率大、循環(huán)壽命長(zhǎng)(10萬(wàn)次到100萬(wàn)次充放電后性能不發(fā)生明顯衰減)等優(yōu)點(diǎn)。比如,現(xiàn)在手機(jī)用的鋰電池,充滿電需要1至2小時(shí),但是超級(jí)電容器在1分鐘以內(nèi)就可以充滿,而且在-40℃至60℃之間基本不打折扣。循環(huán)壽命使用長(zhǎng),充電次數(shù)可達(dá)60萬(wàn)次,即使新能源汽車報(bào)廢了,超級(jí)電容器還能拆下來(lái)繼續(xù)使用。此外,超級(jí)電容器還具有安全性高、環(huán)保等特點(diǎn),遇碰撞、擠壓、穿釘?shù)炔粫?huì)起火、爆炸,在生產(chǎn)、使用、存儲(chǔ)過(guò)程中,不產(chǎn)生有害化學(xué)品,不用重金屬,是綠色環(huán)保的儲(chǔ)能裝置。目前,超級(jí)電容器應(yīng)用前景非常廣闊,已經(jīng)應(yīng)用于軌道交通、城市公交、智能電網(wǎng)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。

  要想以科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,就必須及時(shí)將科技創(chuàng)新成果應(yīng)用到具體產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈上。2016年,美錦能源與山西煤化所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,美錦能源投資2300萬(wàn)元用于中試技術(shù)攻關(guān),獲得16項(xiàng)專利。2019年建成10噸級(jí)電容炭中試線,完成優(yōu)化固化形成工藝包。2021年4月,中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)組織邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)炭素產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人才和下游主流用戶對(duì)玉米淀粉基電容炭進(jìn)行評(píng)估認(rèn)定,認(rèn)為屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng),達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,具備進(jìn)口替代的能力。2021年8月,美錦能源與山西煤化所簽訂協(xié)議,共同成立山西中科美錦炭材料有限公司,投資1.6億元建設(shè)1000噸淀粉基電容炭產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。

  “這幾年,我們的中試產(chǎn)品被寧波中車新能源、錦州凱美等用戶試用。據(jù)客戶反饋,大部分指標(biāo)與日本主流產(chǎn)品相同,個(gè)別指標(biāo)超過(guò)國(guó)外產(chǎn)品?!笔谬堈f(shuō),新質(zhì)生產(chǎn)力是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。目前,全?guó)每年進(jìn)口電容炭2萬(wàn)噸,今年中科美錦的玉米淀粉基電容炭一期(500噸)投產(chǎn)后,有望實(shí)現(xiàn)電容炭的國(guó)產(chǎn)化和進(jìn)口替代,解決困擾我國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)多年的難題。

(責(zé)編:張凱)