Sissejuhatus kõva süsiniku materjalidesse

Kõva süsinik: see on süsiniku tüüp, mida on raske grafitiseerida isegi temperatuuril üle 2500 kraadi ja mis on oma nime saanud selle kõrge mehaanilise kõvaduse järgi. Kõva süsiniku kuju võib olla sfääriline, lineaarne või poorne. Kõva süsiniku lähteained on üldiselt termoreaktiivsed materjalid, seega suudavad nad materjali sünteesiprotsessi ajal tavaliselt säilitada lähteaine morfoloogiat. Pärast kõrgtemperatuurset karboniseerimist paigutatakse lühikesed grafeenilehed (tuntud ka kui grafiididomeenid või pseudografiit) kõvas süsinikus lühiajaliselt järjestatud viisil, moodustades kuni 40 Å-st koosneva lõpliku virna, mis koosneb 2–6 kihist. .
Mitmed kõva süsiniku biomassi lähteained
1. Kookoskoor
Kookospähkli koor on kookospähkli sisemine koor, millel on kõva tekstuur ja mida kasutatakse tavaliselt anumate, käsitöö ja aktiivsöe tootmisel. Kookospähkli koorel põhineval kõval süsinikul on hästi arenenud pooride struktuur, madal tuhasisaldus ja H/C/O/C suhe, mistõttu on see ideaalne negatiivse elektroodi materjal. Praegu on selle industrialiseerimise areng varajane ja selle tulemused on head. Peamised kookospähklite tootmispiirkonnad on Sri Lanka, Malaisia, India ja Filipiinid. Hiinas on väike arv istandusi sellistes piirkondades nagu Hainan ja Taiwan, kusjuures Hainani provints moodustab üle 99% kodumaisest istutusalast. Lisaks on Hiina Hainani provintsis kookospähkli tootmispiirkondadega, nagu Filipiinid ja Indoneesia, suurem laiuskraad, nõrgem päikesepaiste aeg ja intensiivsus, õhemad kookospähklikoored, madalam kõvadus ning see ei ole materjal kookospähkli koore karboniseerimismaterjalide tootmiseks. Kagu-Aasia kookospähklikoori toodavad tavaliselt ettevõtted.
2. Tärklis
Tärklis on üks rikkalikult taastuvatest biomaterjalidest, mida leidub laialdaselt erinevates taimedes. Tüüpilise polüsahhariidina on tärklisel lihtne koostis, kõrge süsinikusisaldus ja madal hind. Samal ajal on tärklisel võrreldes teiste biomassi lähteainetega loomulik sfääriline kuju, mistõttu on see kõva süsiniku valmistamiseks väga konkurentsivõimeline lähtematerjal. Tärklisel kui tööstuslikul tootel on piisav siseriiklik varu ja kõrge puhtusaste. Tärklis on kõrge puhtusastmega orgaaniline kõrgmolekulaarne süsivesik. Kui orgaanilisi polümeerseid ühendeid kasutatakse kõva süsiniku allikana, saab neid kombineerida spetsiifiliste sünteesimeetoditega, et saada erilise morfoloogiaga kõva süsiniku materjale. Sünteesiprotsess on sageli keeruline, kuid see võib vältida lisandeid ja tagada struktuuri ühtsuse.
3. Moso bambus
Mosobambus on taim Poaceae sugukonnast, mis kuulub perekonda Corydalis. Sellel on jäme ja kiire varda kuju ning see võib stabiilselt kasvada 5-8 aasta pärast. See on majanduslikult väärtuslik bambusliik ja seda kasutatakse laialdaselt ehitustööstuses, paberitööstuses ja muudes valdkondades. Hiinal on ohtralt bambusmetsaressursse. Hiina on bambuse kodulinn ja seal on palju tootmist. Üheksanda riikliku metsaressursi inventuuri tulemused näitavad, et Hiinas on bambusmetsade pindala 6,4116 miljonit hektarit, millest bambusmets moodustab 72,96%. Moso bambust levitatakse peamiselt Hiinas Qinling Hani jõgikonnas ja Jangtse jõgikonna lõunaosas.
4. Õhk
Põhku kui põllumajandusjäätmeid leidub ohtralt. Hiina on suur põllumajandusriik ning kõrge saagikusega põllukultuurid, nagu nisu, mais ja riis, annavad igal aastal tohutul hulgal biomassi põhuressursse. 2020. aastal oli kodumaise põllukultuuri põhu toodang 792 miljonit tonni, millest ressurssidena suudeti koguda 667 miljonit tonni. Põhku kui põllumajandusjäätmeid on pikka aega kasutatud peamiselt kütteenergiaks, loomasöödaks ja orgaaniliseks väetiseks. Nende hulgas oli väetiste kasutamine 2020. aastal 51,2%.