Các hướng nghiên cứu và phát triển công nghệ tương lai của than cốc dầu mỏ graphit hóa chủ yếu tập trung vào các khía cạnh sau:
Công nghệ độ tinh khiết cao và độ tinh khiết thấp
Bằng cách cải tiến quy trình luyện cốc chậm và kỹ thuật khử lưu huỳnh sâu, hàm lượng lưu huỳnh, tro và các tạp chất khác trong than cốc dầu mỏ có thể được giảm thiểu. Ví dụ, Nhà máy lọc dầu Sinopec Thanh Đảo đã giảm hàm lượng lưu huỳnh xuống dưới 0,3%, đáp ứng nhu cầu về than cốc dầu mỏ hàm lượng lưu huỳnh thấp trong lĩnh vực năng lượng mới. Trong tương lai, cần tiếp tục phát triển các công nghệ khử tro hiệu quả để giảm hàm lượng tro từ 8-10% xuống dưới 1%, từ đó nâng cao độ tinh khiết và tính ổn định hiệu suất của vật liệu.
Phát triển sản phẩm cao cấp theo yêu cầu riêng
Cần phát triển các sản phẩm than cốc dầu mỏ chuyên dụng cho các lĩnh vực cao cấp như vật liệu cực dương pin lithium và chất khử nguyên liệu silicon cho pin quang điện. Ví dụ, than cốc chuyên dụng cho pin năng lượng phải đáp ứng các chỉ tiêu như hàm lượng lưu huỳnh <0,5% và hàm lượng tro <0,3% để cải thiện mật độ năng lượng và tuổi thọ chu kỳ của pin. Ngoài ra, than cốc dầu mỏ cấp độ quang điện cần có cấu trúc lỗ rỗng được tối ưu hóa để tăng hiệu quả khử và giảm chi phí sản xuất nguyên liệu silicon.
Xử lý chuyên sâu và sử dụng giá trị gia tăng cao
Cần phát triển các sản phẩm chế biến sâu như than cốc kim và sợi carbon để tăng giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp. Là nguyên liệu thô cốt lõi cho điện cực than chì siêu công suất, nhu cầu về than cốc kim đã tăng đáng kể trong ngành sản xuất thép lò hồ quang điện và chuỗi cung ứng năng lượng mới. Ví dụ, Công ty Hóa dầu Jinzhou đã đạt được sản lượng than cốc kim ổn định lâu dài, đáp ứng nhu cầu thị trường cao cấp.
Công nghệ sản xuất thân thiện với môi trường và xanh
Để đáp ứng các chính sách môi trường ngày càng nghiêm ngặt, cần phát triển các quy trình sản xuất ít gây ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng thấp. Ví dụ, điện phân muối nóng chảy có thể đạt được quá trình graphit hóa ở nhiệt độ dưới 1000°C, giảm tiêu thụ năng lượng đến 40% so với các phương pháp nhiệt độ và áp suất cao truyền thống (trên 2000°C) và có thể áp dụng cho nhiều loại nguyên liệu chứa cacbon. Hơn nữa, công nghệ hoạt hóa tầng sôi ngăn ngừa sự kết tụ bằng cách đưa các hạt trơ vào, rút ngắn thời gian hoạt hóa xuống còn 2-8 giờ và giảm tiêu thụ năng lượng hơn nữa.
Công nghệ kiểm soát cấu trúc lỗ rỗng chính xác
Thông qua các kỹ thuật kích hoạt theo gradient và pha tạp tại chỗ, cấu trúc lỗ xốp của carbon xốp gốc than cốc dầu mỏ có thể được điều chỉnh để nâng cao hiệu suất vật liệu. Ví dụ, việc sử dụng cơ chế kích hoạt hiệp đồng H₂O/CO₂ tạo ra cấu trúc hỗn hợp vi lỗ-trung lỗ (tỷ lệ trung lỗ từ 20%-60%) để phù hợp với các kịch bản ứng dụng khác nhau. Đồng thời, việc đưa NH₃ hoặc H₃PO₄ vào cho phép pha tạp nguyên tử nitơ/phốt pho (nồng độ pha tạp từ 1-5 at%), tăng cường độ dẫn điện và hoạt tính bề mặt.
Mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng mới
Cần phát triển các vật liệu năng lượng mới như than hoạt tính từ cốc dầu mỏ và than siêu tụ điện. Ví dụ, than xốp từ cốc dầu mỏ, được xem là "đối tác vàng" cho cực dương silicon, giúp cải thiện độ ổn định chu kỳ lên đến 300% thông qua việc điều chỉnh cấu trúc lỗ xốp (cấu trúc lỗ xốp kín 50-500 nm) để giảm thiểu sự giãn nở thể tích của silicon. Dự kiến quy mô thị trường toàn cầu sẽ vượt quá 120 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 25%.
Công nghệ sản xuất thông minh và tự động
Việc tận dụng Internet vạn vật (IoT) và công nghệ blockchain có thể nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Ví dụ, kho bãi thông minh cho phép giám sát hàng tồn kho theo thời gian thực, cải thiện tốc độ phản hồi lên đến 50%. Khả năng truy xuất nguồn gốc bằng blockchain cung cấp chứng nhận "dấu chân carbon" cho sản phẩm, đáp ứng các yêu cầu đầu tư ESG của EU.
Thời gian đăng bài: 24/09/2025