รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวัสดุคาร์บอนแข็ง

คาร์บอนแข็ง: เป็นคาร์บอนชนิดหนึ่งที่ทำให้เกิดกราฟไฟได้ยากแม้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,500 องศา ซึ่งตั้งชื่อตามความแข็งเชิงกลสูง รูปแบบของคาร์บอนแข็งอาจเป็นทรงกลม เชิงเส้น หรือมีรูพรุน สารตั้งต้นของคาร์บอนแข็งโดยทั่วไปเป็นวัสดุเทอร์โมเซตติง ดังนั้นจึงมักจะสามารถรักษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของสารตั้งต้นในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์วัสดุได้ หลังจากคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิสูง แผ่นกราฟีนสั้น (หรือที่เรียกว่าโดเมนกราไฟท์หรือกราไฟท์หลอก) ที่เป็นคาร์บอนแข็งจะถูกจัดเรียงในลักษณะเรียงลำดับระยะสั้น โดยสร้างสแต็กจำกัดจำนวน 2 ถึง 6 ชั้น โดยมีความยาวสูงสุด 40 Å .
สารตั้งต้นของชีวมวลคาร์บอนแข็งหลายชนิด
1.กะลามะพร้าว
กะลามะพร้าวเป็นเปลือกชั้นในของมะพร้าวที่มีเนื้อแข็ง และโดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตภาชนะ หัตถกรรม และถ่านกัมมันต์ คาร์บอนแข็งที่ทำจากกะลามะพร้าวมีโครงสร้างรูพรุนที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี มีปริมาณเถ้าต่ำ และอัตราส่วน H/C ต่อ O/C ทำให้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบในอุดมคติ ปัจจุบันความก้าวหน้าทางอุตสาหกรรมยังเร็วและมีผลงานดี พื้นที่ผลิตมะพร้าวหลัก ได้แก่ ศรีลังกา มาเลเซีย อินเดีย และฟิลิปปินส์ มีพื้นที่เพาะปลูกจำนวนไม่มากในภูมิภาค เช่น ไห่หนานและไต้หวันในประเทศจีน โดยมณฑลไห่หนานคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 99% ของพื้นที่ปลูกในประเทศ นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่ผลิตมะพร้าว เช่น ฟิลิปปินส์และอินโดนีเซีย จังหวัดไห่หนานในประเทศจีนมีละติจูดที่สูงกว่า เวลาและความเข้มของแสงแดดน้อยกว่า กะลามะพร้าวบางกว่า มีความแข็งต่ำกว่า และไม่ใช่วัสดุสำหรับการผลิตวัสดุถ่านกะลามะพร้าว กะลามะพร้าวในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้โดยทั่วไปผลิตโดยองค์กรต่างๆ
2. แป้ง
แป้งเป็นหนึ่งในวัสดุชีวภาพหมุนเวียนที่มีอยู่มากมายในพืชหลายชนิด แป้งมีองค์ประกอบที่เรียบง่าย มีปริมาณคาร์บอนสูง และราคาต่ำ เนื่องจากเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ทั่วไป ในเวลาเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับสารตั้งต้นชีวมวลอื่นๆ แป้งมีรูปร่างเป็นทรงกลมตามธรรมชาติ ทำให้เป็นวัสดุตั้งต้นที่มีการแข่งขันสูงในการเตรียมคาร์บอนแข็ง แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม มีอุปทานภายในประเทศเพียงพอและมีความบริสุทธิ์สูง แป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลสูงอินทรีย์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เมื่อใช้สารประกอบโพลีเมอร์อินทรีย์เป็นแหล่งคาร์บอนแข็ง สามารถนำมารวมกับวิธีการสังเคราะห์เฉพาะเพื่อให้ได้วัสดุคาร์บอนแข็งที่มีสัณฐานวิทยาพิเศษ กระบวนการสังเคราะห์มักจะซับซ้อน แต่สามารถหลีกเลี่ยงสิ่งเจือปนและรับประกันความสม่ำเสมอของโครงสร้างได้
3. ไม้ไผ่โมโซ
ไผ่โมโซเป็นพืชในวงศ์ Poaceae ซึ่งอยู่ในสกุล Corydalis มีรูปร่างเป็นท่อนที่หนาและเร็ว และสามารถเติบโตได้อย่างมั่นคงหลังจากผ่านไป 5-8 ปี เป็นพันธุ์ไผ่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง อุตสาหกรรมทำกระดาษ และสาขาอื่นๆ ประเทศจีนมีทรัพยากรป่าไผ่ที่อุดมสมบูรณ์ ประเทศจีนเป็นบ้านเกิดของไม้ไผ่และมีผลผลิตมากมาย ผลการสำรวจทรัพยากรป่าไม้แห่งชาติครั้งที่ 9 แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ป่าไผ่ในประเทศจีนมีพื้นที่ 6.4116 ล้านเฮกตาร์ ซึ่งป่าไผ่คิดเป็น 72.96% ไม้ไผ่ Moso กระจายส่วนใหญ่ในลุ่มน้ำ Qinling Han และทางตอนใต้ของลุ่มน้ำแยงซีในประเทศจีน
4. ฟางข้าว
ฟางซึ่งเป็นของเสียทางการเกษตรนั้นมีทรัพยากรมากมาย ประเทศจีนเป็นประเทศเกษตรกรรมที่สำคัญ และพืชที่ให้ผลผลิตสูง เช่น ข้าวสาลี ข้าวโพด และข้าว เป็นแหล่งทรัพยากรฟางชีวมวลจำนวนมหาศาลทุกปี ในปี 2563 การผลิตฟางพืชในประเทศอยู่ที่ 792 ล้านตัน ซึ่งสามารถรวบรวมเป็นทรัพยากรได้ 667 ล้านตัน ฟางเป็นขยะทางการเกษตร โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อเป็นพลังงานความร้อน อาหารสัตว์ และปุ๋ยอินทรีย์ การใช้ปุ๋ยคิดเป็น 51.2% ในปี 2020