肯塔基大学和ORNL合作：将煤炭转化为高价值碳纤维
据报道，8月20日，肯塔基大学应用能源研究中心（UK CAER；美国肯塔基州列克星敦）和美国能源部（DOE）橡树岭国家实验室（ORNL；美国田纳西州橡树岭） ）正在合作进行一项耗资1000万美元的项目，将煤炭转化为高价值的碳纤维和复合材料。该项目由美国能源部（DOE）化石能源办公室资助，双方的合作将使这两个组织在该领域发挥各自最大的专业知识。据UK CAER所说，该项目名为“ C4WARD：碳纤维和复合材料的煤炭转化”，旨在开发必要的基础和转化科学与工程技术，以创建节能高效的工艺来制造具有可调特性的碳纤维。它将解决与煤炭加工，煤炭原料的可变性以及碳纤维生产规模（从实验室到半生产规模）相关的挑战。
该大学指出，煤制碳纤维研究显示出巨大的前景，有望对美国疲弱的煤炭行业产生积极影响。据说2019年美国煤炭生产，消费和就业达到40年来的最低水平。英国CAER表示，随着煤炭继续在电力行业中失去天然气和可再生能源发电的市场份额，这些趋势可能会持续下去。最近的研究表明，美国将煤用于产品生产的煤炭利用潜力可能达到与动力煤相同的数量级。
该大学还说，在航空航天和国防应用以及汽车轻量化的推动下，碳纤维市场将继续增长。在其他大批量应用中的新市场增长（例如，建筑物的隔热材料以及用于建筑和基础设施的材料）也显示出了广阔的前景。到2024年，碳纤维市场预计将以12％的复合年增长率增长。
CAER的材料技术集团将在主任罗德尼·安德鲁斯（Rodney Andrews）和副主任马特·魏森伯格（Matt Weisenberger）的指导下，领导将各种煤炭原料转化为碳纤维和复合材料的工作。英国CAER称，这是北美所有学术机构中最大的碳纤维纺丝设备的所在地，CAER表示将与ORNL合作，优化以煤为原料的沥青加工工艺，以开发碳纤维和复合材料。CAER将生产实验室规模的碳纤维，以发展进料煤材料与所得碳纤维之间的结构-性能关系，从而发展加工-结构-性能关系。
该大学表示，ORNL将在该项目的材料表征，技术经济分析和技术到市场的部分中领导工作。更具体地说，ORNL将利用其在化学和高性能计算方面的专业知识，将煤的分子结构与其可加工性相关联，确定出最佳的沥青成分，以制造具有可调特性的碳纤维。
此外，CAER和ORNL还将在ORNL的碳纤维技术设施（CFTF）上合作开发工艺条件，以扩大纤维生产，这是美国能源部唯一指定的碳纤维创新用户设施。据报道，CFTF是一个占地42,000平方英尺的工厂，它提供了一个平台，可用于识别包括纺织品，木质素，聚合物和烃基前体在内的高潜力，低成本原料。使用CFTF，ORNL正在开发碳纤维材料的最佳机械性能，重点是结构性能和工艺优化。更多动态：新材料网
据称，该工厂还能够定制单元操作配置，每年的产能高达25吨，从而使行业能够验证其碳纤维前体在半生产规模下的转化。
“为肯塔基州和美国经济增值一直是我们在英国应用能源研究中心进行研究和推广的标志，”安德鲁斯说。“这个煤制碳纤维项目使我们能够以令人振奋的新方式继续这一传统，并与橡树岭国家实验室的合作伙伴一道，该实验室因其创新，发现和技术转让计划而闻名全球。”
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