用竹子製作電容器專用活性炭的方法

2023-06-21 09:39:11 1

專利名稱：：用竹子製作電容器專用活性炭的方法
技術領域：
：本發明涉及一種高比表面專用活性炭的製備方法，特別是主分類為C01B31/12用竹子製作超級電容器電極活性炭的方法。發明背景超級電容器是二十世紀八十年代開始在世界上出現的物理電源儲存新技術，超級電容器電極的核心材料是高性能、高比表面積、指定孔隙大小的高性能超級電容器專用活性炭(簡稱電極炭)。電極炭在上世紀80年代由美國AMOCO公司開發，但只能少量商業化生產，隨後日本也開始少量商業化生產，中國自1993年開始研究，至今未能真正實現工業化生產。美國、日本生產電極炭是以樹脂和同性瀝青為原料，專利號為01123095.9，名稱"活性炭及其生產方法、可極化電極、以及雙電層電容器"，該技術由日本一家企業研製發明，是由顆粒狀各向同性的瀝青經熱處理和活化製作靜電容大的活性炭；專利號為00118967.0。名稱"製作超級電容器電極的活性炭製備方法"由天津大學公開了一種製作超級電容器電極的活性炭製作方法，該方法是以酚醛樹脂為原料，主要經過焦化、炭化、活化處理，再經水洗、烘乾製得所需活性炭。以樹脂、瀝青、石油焦類為原料生產的電極炭其最大不足是成本高，原料成本比本發明至少高出35倍，生產的電極炭價格昂貴，一般在80~160萬元/噸(人民幣)，這也是難以實現大量商業化生產的主要原因；該原料生產的產品含雜質高，尤其是金屬離子和重金屬離子指標含量高；對工作環境的汙染和設備腐蝕嚴重，據試驗證明當活化溫度超過800。C時，NaOH和KOH快速氣化，對工作環境造成嚴重汙染和設備腐蝕，該工藝目前仍停留在試驗階段，未能進行工藝放大，用於連續工業化生產。以樹脂為原料生產的電極炭價格一般在80~160萬元/噸(人民幣)，這也是難以實現大量商業化生產的主要原因。
發明內容本發明的目的是提供一種用竹子為原料製作電容器專用活性炭的方法，利用該方法製備的活性炭，比表面積大，吸附能力優良，孔隙分布合理；製作成本平均11~16萬元/噸(人民幣)，該活性炭適合應用於雙電層電容器製造，是超級電容器電極的核心材料。為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的是釆用竹子為原料，經炭化、活化、水洗、烘乾處理來製取電容器電極專用活性炭的方法，其技術特徵是a)原料截至5~10Cm,於400550。C炭化處理12小時；b)將炭化料與氫氧化鈉和氫氧化鉀按1:1.02.0:0.51.3重量配比混合，於70080(TC活化處理23小時；c)將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗並加酸中和，水洗液PH值至6~7，烘乾後即可得到成品。本發明還可以通過以下技術方案來實現經實驗本發明炭化溫度適宜於45050(TC。釆用化學活化工藝，在活化劑KOH、NaOH、ZnCL、CaCL2當中選用NaOH和KOH為本方法的組合活化劑，炭化料與氫氧化鈉和氫氧化鉀的重量配比為選擇為1:1.5~2.0:0.61.0，活化溫度選擇為750~8OO°C，時間為23小時較適宜，當活化溫度繼續升高、活化時間越長，活性炭的綜合理化性能不是提高，而是降低，炭鹼配比將影響活性炭孔隙的形成，冷卻後的濾出物料水洗加入鹽酸中和。實施例以列表形式表達。tableseeoriginaldocumentpage4取鋸截破碎的竹子1000g,長度在510Cm，於500°C±5溫度下炭化2小時，再將炭化料與90%氫氧化鈉1890g和85。/。氫氧化鉀942g(工業品含量8090。/。)混合均勻，於780土5。C溫度下在轉式活化爐內活化處理2小時，將活化物料迅速放入水中冷卻，濾出物料水洗加鹽酸中和，使水洗液PH值達67,將物料烘乾研磨至需要顆粒細度即可。本發明產品與樹脂法產品對比表生產國美國、曰本本發明企業原料工藝樹脂法竹子炭化活化法所用活化劑與配比樹脂KOH=1:3.5~8竹子炭化料NaOH:KOH=1:1.0~2.0:0.5~1.0孔隙分布的吸附指標比表面積2500~3000m2/g孔徑分布13nm碘吸附值1600~2000mg/g亞甲蘭吸附20~35ml比重0.3~0.4g/ml比表面積2000~2600m2/g孔徑分布0.8-2.2nm砩吸附值1300-1600mg/g亞甲蘭吸附20~30ml比重0.40.5g/ml平均價格(人民幣)80-160萬元/。屯11~16萬元/噸主要技術性能放電時間2分20秒放電時間2分40秒用本發明製備的活性炭，由上表列出的放電時間可以看出，放電時間越長，說明活性炭孔隙分布越合理；在選定一適宜的活化溫度區間同時，組合活化劑以及適宜的配比量也是提高活性炭綜合理化指標的關鍵因素。本發明產品經近年來為國內有關能源企業試用證明，該產品極適用於雙電層超級電容器電極的製作，品質和綜合技術指標優於目前世界同類產品，產品價格極具競爭力。權利要求1、用竹子製作電容器專用活性炭的方法，是以竹子為原料，經炭化、活化、水洗、烘乾處理而得到，其特徵是a)原料鋸截破碎至5～10Cm，於400～550℃炭化處理1～2小時；b)將炭化料與氫氧化鈉和氫氧化鉀按1∶1.0～2.0∶0.5～1.3重量配比混合，於700～800℃活化處理2～3小時；c)將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗並加酸中和，水洗液PH值至6～7，烘乾後即可得到成品。2、按照權利要求1所述的方法，其特徵是所述的炭化溫度為45050CTC。3、按照權利要求1所述的方法，其特徵是炭化料與氫氧化鈉和氫氧化鉀的重量配比為1:1.5~2.0:0.61.0。4、按照權利要求l所述的方法，其特徵是所述活化溫度為750~8O(TC。5、按照權利要求l所述的方法，其特徵是中和酸為鹽酸。全文摘要本發明是用竹子製作電容器專用活性炭的方法，它是以竹子為原料，經炭化、活化、水洗、烘乾處理而得到，原料經篩選截鋸至5～10mm，於400～550℃炭化處理1～2小時；將炭化料與氫氧化鈉和氫氧化鉀按1∶1.0～2.0∶0.5～1.3重量配比混合，於700～800℃活化處理2～3小時；將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗並加酸中和，水洗液pH值至6～7，烘乾後即可得到成品。利用該方法製備的活性炭，比表面積大，吸附能力優良，孔隙分布合理，綜合理化指標優於目前世界同類產品，製作成本為11～16萬元/噸(人民幣)，該產品最適合應用於雙電層電容器電極的製作。文檔編號H01G4/008GK101117219SQ20071001230公開日2008年2月6日申請日期2007年7月27日優先權日2007年7月27日發明者古可隆,李國君申請人:朝陽森塬活性炭有限公司