将煤炭转化为碳纤维的生产工艺

寂静天花板

犹他大学的研究人员日前启动了一项研究计划，耗资160万美元，旨在将煤炭炼制称沥青，进而转化成碳纤维复合材料。
美国商务经济促进局局长助理Jay William表示，该项目将获得国家层面的资金支持约79万美元，剩余配套资金将从相关行业及企业处获得。
项目负责人、犹他州立大学化学工程教授Eric Eddings表示说：“鉴于我国煤矿的储量非常丰富，但利用手段较为单一。不管是国家层面还是企业层面，都急于为煤炭找到新的应用方向。如果能找到一条将煤炭转化成碳纤维并且经济有效的方法，将其应用到工业量产品的生产中去，那么未来的市场是无可限量的。而对于煤炭来说，这也是一种比直接燃烧更加环保的利用方式。
传统意义上，煤炭作为燃料被使用，在加热时会产生烃类物质，与氧气混合燃烧释放出热能。但如果生产条件变为无氧，这些烃类物质的分子结构会重组再造，生成人们通常熟知的沥青。然后，沥青可用于生产碳纤维及其复合材料产品。与石油炼化产品聚丙烯腈相比，以煤炭作为原料显而更加经济。
另一方面，将煤当做燃料直接燃烧会产生大量二氧化碳，释放到大气中，对环境造成影响。如果将其用于生产碳纤维，将大大减少碳排放量。
! J2 {$ u4 \! a' }! n2 y+ R利用此次获得的资金，研究团队可以对犹他州内的煤矿成分进行细致的分析，对其用于沥青基碳纤维生产的做出适用性判断。该研究团队多种沥青变体送往肯塔基大学应用能源研究中心，交予Matthew Weisenberger团队，由后者进行后续碳纤维生产的步骤。这种合作是为了找到碳排放量最小的沥青基碳纤维生产方式。
& x! R& j! a2 z( s研究团队还将与犹他先进材料制造研究所合作，研究煤炭-沥青基碳纤维的市场潜力，判断其他产煤地区是否也能从这项技术中获益。
# O) j! s( ~7 ~& _) Y( q- m0 }2014年，犹他州的六家煤炭公司合计从一个露天矿产和九个地下矿场出产价值煤炭1790万吨，总价值6亿美元。根据调查，犹他州境内目前有六处于高产期的煤矿，还有若干进入低产期的煤矿。一旦该项目的研究成功，会对本已低迷的煤炭生产行业带来新的增长动力，同时也为先进材料制造行业送去新的原材替代料选项。