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石墨烯导电浆料

1、项目背景:

随着电动车产业的快速发展,对高性能动力锂离子电池的需求量暴增,用石墨烯粉部分替代现在使用的导电炭黑和碳纳米管作为锂离子电池的导电剂,在成本增加不多的前提下,可以显著的提高锂离子电池的倍率和循环性能,因而得到各大电池生产企业的青睐,未来锂离子电池导电剂中石墨烯的占比将逐步提高。预计到2018年,石墨烯导电剂用量将达500吨,按导电浆料中含5wt%的石墨烯计算,2018年石墨烯导电浆料的市场需求量将达1万吨以上,市场空间接近50 亿元。

2、主要工艺:

石墨烯导电浆料技术由公司与引进的哈尔滨工程大学曹殿学教授团队共同合作开发。该技术采用华升公司电弧法自己生产的石墨烯粉为导电原料,分别以分散剂NMP和去离子水(超纯水)为分散液,利用“超声+乳化循环工艺”,实现了石墨烯在分散液中的高度均匀稳定分散,开发出了的锂离子电池用无助剂油系石墨烯导电浆料和有助剂水系石墨烯导电浆料两类产品,突破工艺设计和装备研制等关键技术,产品质量稳定,技术国内领先。浆料可根据用户需求定制。

  1. 技术优势:

首次使用电弧法石墨烯生产石墨烯导电浆料。华升公司电弧法石墨烯生产设备全部为自主研发设计,采用真空腔体在负压下,通过大电流放电,将高纯石墨进行剥离,形成石墨烯,此方式生产的石墨烯具有无污染、效率高、石墨烯纯度好、层数稳定等优点,目前已申请研发专利项目。电弧法生产的石墨烯(分体材料1~3层)用途广泛,目前公司已拥有自主知识产权的电弧法阳极放电装置、氧化还原罐新工艺等石墨烯技术等十余项专利。

采用“超声+乳化循环工艺”联合工艺,使石墨烯粉体在浆料中得到最大的均匀分布,作为导电剂可大幅提高锂离子电池导电性能 。

主要应用于:电池、传感器、电子器件、石墨烯日用品   等高端行业。



石墨烯润滑油

石墨烯润滑油是将经过表面改性的石墨烯纳米材料分散到润滑油基础油中,可在钢材的接触表面吸附上一层抗磨石墨烯膜,石墨烯会均匀并且牢牢地附着在整个接触表面。大幅减小其摩擦系数和磨损率,纳米结构坚固抗损伤、延缓金属的腐蚀速度,具有超强的润滑性能,抗磨损性、抗腐蚀性、抗氧化性、防锈性、抗熔融,能极大地改善机械摩擦,降低运行阻力,节油、节电、延长机械使用寿命。

目前,国内关于石墨烯与润滑油融合技术尚未取得突破性进展,石墨烯在润滑油中的沉淀与分散不均等技术问题有待解决。俄罗斯西伯利亚科学院谢柳京教授在石墨烯润滑油技术这方面有着核心突破。目前该技术完成了将碳纳米管应用到润滑油技术中,并取得良好效果。目前,应用本企业生产的石墨烯产品代替碳纳米管已完成,经过测试,石墨烯润滑油效果非常理想。公司于2016年5月20日赴哈与俄罗斯、乌克兰等专家对接引进先进技术事宜,2016年6月15日去哈洽会会见俄罗斯石墨烯应用专家、石墨烯润滑油专家,并邀请到鹤岗华升公司指导工作,2016年7月8日赴俄罗斯叶卡参加俄罗斯工业展览会,2016年7月11日与俄罗斯专家签订合作协议,目前谢柳京教授已到华升公司工作,并正式在俄罗斯成立润滑油公司,在鹤岗正式建立石墨烯润滑油生产厂,2017年3月17日,公司参加中国国际润滑油展会,石墨烯润滑油取得了巨大反响。公司现场与辽宁华晨石油化工有限公司、河北金谷再生资源开发有限公司达成合作意向,石墨烯润滑油产品已调试成功进入生产阶段。



太阳能石墨烯海水淡化项目书

黑龙江省华升石墨股份有限公司

中国是世界上13个最缺淡水的国家之一。虽然我国淡水总量名列世界第六,但由于人口基数庞大,人均淡水占有量不足2400立方米,仅为世界人均淡水占有量的1/4,位列世界第109位。另外由于近年来我国工业的极速发展,我国水域普遍受到了不同程度的污染,进一步降低了可利用的淡水资源。目前我国有10个省、市、自治区的水资源已经低于基本的生存线,人均淡水资源占有量不足500立方米。我国有300多个城市缺水,其中110城市严重缺水。淡水资源的缺乏不仅影响人民的健康,也成为社会、工业以及经济发展的瓶劲,而我国2030年前缺水量将达到600亿立方米。

解决淡水资源的最有效的办法是海水淡化。地球表面总水量的97%是海水和苦咸水,海水资源取之不尽,并且海水供应量不受季节和气候的影响。我国海岸线总长约为3200多公里,是世界海洋大国之一。另外我们沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源。因此开发和利用海水和苦咸水资源,进行海水和苦咸水淡化是解决我国淡水紧缺的一条极为重要并有效的战备途径。国家也因此大力推动海水淡化产业,国务院在2012年就发布了《关于加快发展海水淡化产业的意见》,然而实际情况却不尽如人意。《意见》中的一系列量化指标:包括到2015年,海水淡化能力达到220万-260万吨/日,对海岛新增供水量的贡献率达50%以上,对沿海缺水地区新增工业供水量贡献率达15%以上,海水淡化原材料、装备制造自主创新率达70%以上等等,都没有实现。

主要制约我国海水淡化项目发展的关键因素为成本,目前国内最好的海水淡化项目吨水成本也要6-8元左右。但即使是水价较高的工业用户,除天津等极少数地区以外,我国各地工业水价几乎都在4元以下,民用水价格更低。因此在中国的绝大部分省市,海水淡化基本属于亏损经营。降低成本成为海水淡化项目急需解决的问题。传统供水取的是总量相对固定的淡水资源;而海水淡化则取用对人类而言几乎是无限的海水,相当于是拿处理过程中的能耗来换淡水资源。这就决定了,传统供水行业的成本和价格取决于淡水资源的稀缺程度,而海水淡化行业的成本和价格却很大程度上取决于能源的价格。

十三五期间,国家将通过产业基金、降低运营成本等方式着力推动海水淡化产业发展。“十三五”期间,我国海水淡化产业将向规模化、集成化方向发展,逐步成为重要的战略新兴产业,国家将从以下4个方面推动海水淡化产业发展:一、实施海岛海水淡化利用工程;二、促成海水淡化发展产业基金;三、加大对海水淡化装置运营的扶持力度,降低运营成本;四、建立完善海水淡化标准体系,培育龙头企业,形成产业规模。我国海水淡化发展目标是:到2020年,海水淡化能力的要达到250-300万立方米/日,到2020年我国海水淡化产能将为目前产能的4-5倍。

目前已商业化应用的主要海水淡化技术主有反渗透法(RO)、热法海水淡化技术。反渗透淡化产量占据了全球淡化总装机容量的51%。这些方法各有优缺点,其中反渗透法日产淡水量高,但初期建设成本十分昂贵,运行过程中需要消耗大量的电能以提供高压,后期设备维护成本包括渗透膜的清洗和更换,过滤系统的定期清洗,另外反渗透系统对海水水质要求比较严格,需要不断的根据实际情况对海水进行预处理。只有经过繁琐的预处理的海水才能进入反渗透系统进行淡化。热法海水淡化工艺系统比较简单,化学药剂用量少,维护工作量小,成本低,对海水水质相对要求不高。经过处理后得到的淡水盐度一般低于 5mg/L,满足世界卫生组织定义的可饮用海水淡化水的标准盐度,同时也大大低于反渗透法处理得到的淡水盐度(<500 mg/L)。不过热法对于电能和热能的消耗量大,淡化成本较高,初期设备成本较高。

因此开发新型低建设成本、低能耗、低运行和低维护成本的海水淡化技术对于解决全球和我国淡水危机,促进海水淡化技术的发展和全面推广有着极其重要的意义。

石墨烯光热界面膜海水淡化技术

石墨烯是一种二维晶体,由碳原子按照六边形进行排布,相互连接,形成一个碳分子,其结构非常稳定。它是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。石墨烯表面能够容许改性从而利用此性质应用于海水淡化,基于此原理,我公司研发出了光热界面石墨烯薄膜海水淡化技术。

本公司石墨烯光热界面薄膜海水淡化技术利用太阳光能进行海水淡化,通过浮于海水表面的石墨烯光热材料将太阳光能吸收并转化为热能,通过特殊的材料结构和表面设计将产生的热能锁定于材料表面,集中用于蒸发其表面上的超薄水膜,产生水蒸汽。其能量利用率为迄今为止所有太阳能转化形式中效率之最,最高能达到90%左右。收集的水蒸汽即为淡水。再通过活性碳过滤芯,可以得到超纯的纯净水。传统太阳能蒸馏技术直接用太阳光加热整个储水容器使容器内水受热蒸发,能量利用率低,蒸汽产生速度慢。本技术中太阳光热能集中加热一层10微米左右的水膜,因此可以很快的使水膜达到蒸发温度。通过计算,如使用同样的热量加热10厘米厚的水和10微米厚的水膜,后者(水膜)的升温速度是前者的10000倍。实验证明,在模拟太阳光的照射下,通过光热界面膜海水淡化技术,在6秒左右就能产生和收集水蒸汽,而传统的光热蒸馏法需要数1-2小时甚至更长的时间才能产生水蒸汽。在光热界面膜蒸发过程中,极快的能量转化和利用大大地压缩了能量的耗散,即在热能耗散至周围环境之前,这些热能已经全部被水膜快速的吸收并转化为水蒸汽。因此大大的提高能量的转化率和利用率(~90%)。通过本技术淡化后的淡水盐度值为5-25 mg/L,质量远远高于世界卫生组织制定的海水淡化水质标准备。

此技术完全采用太阳能,无需外部动力,节能环保。本项目的建设将促进海水淡化特别是低成本节能环保海水淡化的产业结构调整及技术升级,整体推动海水淡化行业的多样化和转型,行业带动效果明显。此技术的应用和发展是解决我国水资源危机的有效手段。尤其对于沿海地区及岛屿,利用丰富的海水资源,建设海水淡化项目,是解决河水,地下水净化处理,工业废水净化处理,水资源短缺的有效途径,对社会和经济的可持续发展有重要的意义。






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