玉米能做什么?能蒸窩頭,能飼養(yǎng)牲畜,能提取蛋白質(zhì),能提煉酒精……而位于清徐經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的山西中科美錦炭材料有限公司,利用玉米淀粉制成電容炭,附加值提升幾十倍,打破了國外產(chǎn)品的壟斷。
在中科美錦產(chǎn)品展示室,公司負(fù)責(zé)人石久龍把裝著一白一黑兩種物質(zhì)的瓶子放在前面。他指著白色的物質(zhì)說,這就是玉米淀粉,一噸是3000多元?!澳悴逻@個黑色的粉末多少錢?”石久龍笑著說,“這就是用玉米淀粉制成的電容炭?,F(xiàn)在一噸的價格是20多萬元,最貴時一噸30萬元?!笔谬堈f,依靠科技,玉米淀粉也能“點(diǎn)石成金”。
科技創(chuàng)新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素。當(dāng)前,我國新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)欣欣向榮,但也遇到“瓶頸”?!俺潆娐?、充電次數(shù)有限、受氣溫影響大,這些都是新能源產(chǎn)業(yè)遇到的共性問題。”石久龍說,新能源汽車、光伏發(fā)電離不開電量的儲存,上述問題的核心就是電容器“體質(zhì)”不強(qiáng)。
電容炭作為超級電容器的核心原材料,它的品質(zhì)直接決定超級電容器的性能和使用壽命。而電容炭生產(chǎn)工藝和配套設(shè)備條件嚴(yán)苛,我國的電容炭產(chǎn)業(yè)尚未成熟,屬于“卡脖子”難題。從2015年起,中科院山西煤化所課題組就投身于電容炭國產(chǎn)化技術(shù)的攻關(guān)?!昂蛺鄣仙鷮ふ液线m的燈絲一樣,我們也是在自然界的碳材料中尋找,光淀粉就試過紅薯、木薯、綠豆等幾十種材料?!笔谬堈f,其實(shí)柳絮是制作電容炭的最佳材料,但它不好收集,而且不能全年供應(yīng),最終在無數(shù)的試錯中,山西煤化所找到了最理想的電容炭原材料——玉米淀粉。
“有了這個玉米淀粉制成的電容炭,接下來就能制造超級電容器了。”石久龍介紹,超級電容器是傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置,它的儲能量是傳統(tǒng)電容器的10萬倍,既有超級電容器快速充放電的特性,又有電池的儲能特性,具有功率大、循環(huán)壽命長(10萬次到100萬次充放電后性能不發(fā)生明顯衰減)等優(yōu)點(diǎn)。比如,現(xiàn)在手機(jī)用的鋰電池,充滿電需要1至2小時,但是超級電容器在1分鐘以內(nèi)就可以充滿,而且在-40℃至60℃之間基本不打折扣。循環(huán)壽命使用長,充電次數(shù)可達(dá)60萬次,即使新能源汽車報廢了,超級電容器還能拆下來繼續(xù)使用。此外,超級電容器還具有安全性高、環(huán)保等特點(diǎn),遇碰撞、擠壓、穿釘?shù)炔粫鸹?、爆炸,在生產(chǎn)、使用、存儲過程中,不產(chǎn)生有害化學(xué)品,不用重金屬,是綠色環(huán)保的儲能裝置。目前,超級電容器應(yīng)用前景非常廣闊,已經(jīng)應(yīng)用于軌道交通、城市公交、智能電網(wǎng)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
要想以科技創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,就必須及時將科技創(chuàng)新成果應(yīng)用到具體產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈上。2016年,美錦能源與山西煤化所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,美錦能源投資2300萬元用于中試技術(shù)攻關(guān),獲得16項(xiàng)專利。2019年建成10噸級電容炭中試線,完成優(yōu)化固化形成工藝包。2021年4月,中國石化聯(lián)合會組織邀請國內(nèi)炭素產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人才和下游主流用戶對玉米淀粉基電容炭進(jìn)行評估認(rèn)定,認(rèn)為屬于國內(nèi)首創(chuàng),達(dá)到國際先進(jìn)水平,具備進(jìn)口替代的能力。2021年8月,美錦能源與山西煤化所簽訂協(xié)議,共同成立山西中科美錦炭材料有限公司,投資1.6億元建設(shè)1000噸淀粉基電容炭產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
“這幾年,我們的中試產(chǎn)品被寧波中車新能源、錦州凱美等用戶試用。據(jù)客戶反饋,大部分指標(biāo)與日本主流產(chǎn)品相同,個別指標(biāo)超過國外產(chǎn)品?!笔谬堈f,新質(zhì)生產(chǎn)力是推動高質(zhì)量發(fā)展的重要動力。目前,全國每年進(jìn)口電容炭2萬噸,今年中科美錦的玉米淀粉基電容炭一期(500噸)投產(chǎn)后,有望實(shí)現(xiàn)電容炭的國產(chǎn)化和進(jìn)口替代,解決困擾我國超級電容器行業(yè)多年的難題。