科创中国

新材料技术

申请人结合微波技术，开发了碳纤维引子产生等离子体，使得碳纤维材料表面温度可在数秒内升至3000 K，并将隔膜废料、废旧塑料等快速炭化同时产出氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等化工生产的高价值气体原燃料，其中氢气高达40%。申请人提出该技术有以下优势：1)微波等离子炭化过程具有自增强特点。由于高分子炭化后形成的余碳会附着在碳材料表面，提高表面崎岖程度，使下次放电更剧烈，炭化效果更好；2)等离子体放电引起的高温只在碳材料表面，而盛放碳材料的反应器器壁温度在炭化过程中未发生明显变化。因此，反应器无需使用耐高温材料，便于降低制造成本；3)微波等离子体炭化过程可于数秒内完成，便于兼容新能源转化来的间断性电能。该技术能在数秒之内将常见不可降解塑料转变为高度石墨化的碳与多种化工原料。

自增强特点：由于高分子炭化后形成的余碳会附着在碳材料表面，提高表面的崎岖程度，从而使下次放电更加剧烈，炭化效果更好。这种自增强特点可以提高碳纤维引子产生等离子体的效率和效果，实现更高温度和更完全的炭化过程。 适用于常规反应器：等离子体放电引起的高温只在碳材料表面产生，而不会明显影响盛放碳材料的反应器器壁温度。因此，反应器无需使用昂贵的耐高温材料，降低了制造成本。这一特点使得该技术在实际应用中更具可行性和经济性。 快速炭化过程：微波等离子体炭化过程可以在数秒内完成。这种快速的炭化速度使得该技术能够适应新能源转换中间断性电能的特点，即在电力供应不稳定的情况下仍能保持高效运行。此外，快速炭化过程还有助于提高生产效率和降低能耗。 化工生产的高价值气体原燃料：该技术能够将隔膜废料、废旧塑料等快速炭化，并同时产生氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等化工生产的高价值气体原燃料，其中氢气含量高达40%。这为可再生能源和化工工业提供了一种可持续的、高效的废物转化和资源利用方法，具有环境和经济效益。

徐桂银，麻省理工学院博士后，上海市海外高层次人才，先进纤维材料研究所技术总监、技术战略委员，东华-纳琳威功能膜研发中心副主任。主要致力于功能纤维膜材料在绿色能源与环境修复中应用，近年来在国际权威期刊上共发表SCI论文90余篇，被引9000余次，H因子46 (Scholar Google，2023年06月)。以项目负责人身份主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目等。获首届工信部创新创业奖、江苏省自然科学奖、江苏省科学技术奖、江苏省优秀博士学位论文等荣誉。

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