3月22日，第八屆中國（濟寧(ning)）新型(xing)煤(mei)化工精細化技(ji)術創新論壇精彩繼(ji)續。業內專家就煤(mei)化工在新能(neng)源電池材料、煤(mei)化工廢水零排放、可(ke)再生能(neng)源制氫等熱點(dian)話題(ti)進行分享。
煤基電池材料發展前景廣闊
鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)能(neng)夠靈活地儲存和(he)釋放(fang)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源產(chan)生(sheng)的(de)(de)電(dian)力，可(ke)以有(you)效地解決可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源波動(dong)性和(he)間歇性引(yin)發的(de)(de)問(wen)題，確保可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源的(de)(de)高效利用。在(zai)國家政策和(he)市(shi)場需求(qiu)的(de)(de)驅(qu)動(dong)下，鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)和(he)電(dian)池(chi)(chi)原材料(liao)(liao)生(sheng)產(chan)等相關產(chan)業(ye)將迎來飛(fei)速(su)發展。負(fu)極材料(liao)(liao)作為(wei)鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)關鍵材料(liao)(liao)之一(yi)，對鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)容量、充放(fang)電(dian)性能(neng)、循環壽命和(he)安全性能(neng)有(you)重要(yao)的(de)(de)影響。其(qi)中(zhong)，碳(tan)材料(liao)(liao)（如天然石墨、軟(ruan)碳(tan)和(he)硬碳(tan)等）因其(qi)優異的(de)(de)導電(dian)性和(he)電(dian)化學穩定性在(zai)眾多鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)負(fu)極材料(liao)(liao)中(zhong)脫穎而出(chu)。
國家能源集團北京低碳清潔能源研究院電化學儲能部門經理蘇志江介紹到，2022年國(guo)內新能(neng)源汽車產量700.3萬(wan)輛，同比(bi)增長(chang)90.5%。全國(guo)新型儲(chu)能(neng)裝機(ji)中，鋰離子電池儲(chu)能(neng)占比(bi)94.5%。因此，在能(neng)源發電領域(yu)，鋰離子電池扮演了(le)重要(yao)角色。2021年我(wo)國(guo)負(fu)極材料出(chu)貨量72萬(wan)噸，2022年為142萬(wan)噸，同比(bi)增長(chang)近100%。
蘇志江指出，目前的矛盾是新能源電池用原材料來源于傳統化工。未來需要尋求新的碳源，是能源負極材料面臨的新問題。他提出以煤直接作為負極材料直接原料，根據材料性能，篩選出合適作為鋰電負極材料的煤種。
在“雙碳”背景下，以資源豐富、價格低廉的煤炭制備煤基碳材料可實現煤炭的高附加值利用。煤基碳材料作為鋰離子電池的負極材料，不僅可以降低煤炭作為燃料時的CO2排放量，而且使鋰離子電池的制造成本大幅降低。因此，煤基碳負極材料具有重要的研究意義和廣闊的發展前景。然而，如何通過綠色、安全、經濟的方法規模化制備高品質煤基碳負極材料仍面臨挑戰。
據了解(jie)，北京低(di)碳(tan)清潔能(neng)源研(yan)究院的研(yan)發(fa)(fa)領域包(bao)括(kuo)煤(mei)清潔轉化利用(yong)、工(gong)業(ye)廢水處(chu)理、先進材(cai)料(liao)以及(ji)氫能(neng)、鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)技術等。據官(guan)方介紹，研(yan)究院已經研(yan)發(fa)(fa)出 NICE-SC1 快(kuai)充(chong)型鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)負極材(cai)料(liao)。這(zhe)種材(cai)料(liao)使(shi)用(yong)煤(mei)基(ji)瀝青(qing)制備(bei)特殊結構(gou)的軟碳(tan)，全(quan)電(dian)池(chi)(chi)加工(gong)工(gong)藝適配性強。基(ji)于(yu)此負極的快(kuai)充(chong)型鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)：快(kuai)充(chong)能(neng)力(li)超高，低(di)溫性能(neng)優異，操作溫度窗口寬，循環(huan)壽(shou)命長(chang)，充(chong)放電(dian)過(guo)程產熱(re)少，安全(quan)可靠。
可再生能源制氫助力傳統產業碳中和
隨著全球能(neng)源(yuan)(yuan)緊缺和環境污染問題日趨嚴峻，優化(hua)能(neng)源(yuan)(yuan)結構和推(tui)動可再生能(neng)源(yuan)(yuan)技術的發展已成為(wei)世(shi)界各國能(neng)源(yuan)(yuan)變革的重(zhong)要途徑。然而(er)，可再生能(neng)源(yuan)(yuan)存在的間歇性和不可預測性等問題限制了其大規模應用。
2022年，發(fa)改委等(deng)九部門印發(fa)“十四五(wu)”可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)展規(gui)劃，開(kai)(kai)展規(gui)模化(hua)(hua)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)制(zhi)氫(qing)(qing)示(shi)(shi)范(fan)。在(zai)(zai)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)成本低、氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)儲輸用(yong)(yong)產業(ye)(ye)(ye)發(fa)展條(tiao)件(jian)較好的地(di)(di)區(qu)，推(tui)進(jin)(jin)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)制(zhi)氫(qing)(qing)產業(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)發(fa)展，打造規(gui)模化(hua)(hua)的綠(lv)氫(qing)(qing)生(sheng)產基(ji)地(di)(di)。推(tui)進(jin)(jin)化(hua)(hua)工、煤礦(kuang)、交通(tong)等(deng)重(zhong)(zhong)點領(ling)域(yu)綠(lv)氫(qing)(qing)替(ti)代(dai)。推(tui)廣燃料電(dian)池在(zai)(zai)工礦(kuang)區(qu)、港區(qu)、船舶、重(zhong)(zhong)點產業(ye)(ye)(ye)園(yuan)區(qu)等(deng)示(shi)(shi)范(fan)應用(yong)(yong)，統籌推(tui)進(jin)(jin)綠(lv)氫(qing)(qing)終端供應設施和能(neng)(neng)(neng)力建設，提(ti)高交通(tong)領(ling)域(yu)綠(lv)氫(qing)(qing)使用(yong)(yong)比例。在(zai)(zai)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)豐富、現(xian)代(dai)煤化(hua)(hua)工或石油化(hua)(hua)工產業(ye)(ye)(ye)基(ji)礎(chu)好的地(di)(di)區(qu)，重(zhong)(zhong)點開(kai)(kai)展能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)化(hua)(hua)工基(ji)地(di)(di)綠(lv)氫(qing)(qing)替(ti)代(dai)。積極探索氫(qing)(qing)氣(qi)在(zai)(zai)冶金化(hua)(hua)工領(ling)域(yu)的替(ti)代(dai)應用(yong)(yong)，降(jiang)低冶金化(hua)(hua)工領(ling)域(yu)化(hua)(hua)石能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消耗。
中國石化新能源研究所所長榮峻峰表(biao)示，交通動(dong)力電(dian)動(dong)化對(dui)石(shi)(shi)油(you)石(shi)(shi)化可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)產(chan)(chan)生顛覆性影響。國(guo)(guo)(guo)內新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)年(nian)(nian)度產(chan)(chan)值有(you)(you)望從2020年(nian)(nian)的(de)(de)(de)0.77萬億元(yuan)成(cheng)(cheng)長到(dao)2060年(nian)(nian)的(de)(de)(de)10萬億元(yuan)水(shui)平。我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型(xing)勢在必行(xing)。而氫(qing)能(neng)(neng)(neng)將是(shi)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)低(di)碳(tan)轉型(xing)發展的(de)(de)(de)重要途(tu)徑。可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)制(zhi)氫(qing)技術主要分為：電(dian)解(jie)水(shui)制(zhi)氫(qing)、生物質制(zhi)氫(qing)和(he)光解(jie)水(shui)制(zhi)氫(qing)。榮峻峰指出，電(dian)解(jie)水(shui)制(zhi)氫(qing)是(shi)實現碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)的(de)(de)(de)關鍵！中(zhong)(zhong)石(shi)(shi)化規劃(hua)到(dao)2025年(nian)(nian)，在綠(lv)氫(qing)建設方(fang)面(mian)成(cheng)(cheng)為中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)第(di)一氫(qing)能(neng)(neng)(neng)公司。氫(qing)能(neng)(neng)(neng)將是(shi)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)低(di)碳(tan)發展的(de)(de)(de)重要途(tu)徑，氫(qing)能(neng)(neng)(neng)同時具有(you)(you)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)和(he)物質的(de)(de)(de)屬性，在未來(lai)新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)體系中(zhong)(zhong)占有(you)(you)重要的(de)(de)(de)戰略地位。可(ke)(ke)再生綠(lv)電(dian)制(zhi)氫(qing)是(shi)實現碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)目標的(de)(de)(de)重要途(tu)徑綠(lv)電(dian)制(zhi)氫(qing)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)將不斷降低(di)，未來(lai)將具有(you)(you)比(bi)化石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)制(zhi)氫(qing)具有(you)(you)更好的(de)(de)(de)經濟性，從而助(zhu)力石(shi)(shi)化產(chan)(chan)業(ye)實現碳(tan)中(zhong)(zhong)和(he)。
我(wo)國煤炭資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)豐富，煤化(hua)工(gong)產(chan)(chan)業(ye)為(wei)國家能源(yuan)(yuan)安全(quan)、經濟發展做出重要(yao)(yao)貢獻。中國煤炭資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)和水資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)分(fen)(fen)布極(ji)不均衡,煤炭和水資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)呈逆向分(fen)(fen)布的(de)特點(dian)，煤化(hua)工(gong)產(chan)(chan)業(ye)的(de)快速發展已經引發了區域水資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)供(gong)需失衡，導致煤化(hua)工(gong)企業(ye)所在(zai)地(di)的(de)水環境問(wen)題尤為(wei)突出。汪(wang)炎建議，在(zai)建設(she)廢水處理(li)設(she)備時，第(di)一，要(yao)(yao)注意設(she)計基礎的(de)準確性，減少前期隨意性造成實際水質(zhi)與設(she)計偏離較大。第(di)二(er)，水的(de)系(xi)統性規劃，零(ling)排(pai)放不是單元(yuan)，是整體解決方(fang)案(an)。第(di)三，細節關乎成敗，各個單元(yuan)技術(shu)方(fang)案(an)的(de)慎重選擇。第(di)四(si)，結晶鹽(yan)的(de)品質(zhi)及出路。
來源：中國化工信息周刊
