專利名稱：：用竹子制作電容器專用活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高比表面專用活性炭的制備方法，特別是主分類為C01B31/12用竹子制作超級電容器電極活性炭的方法。發(fā)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(xiàn)的物理電源儲存新技術(shù)，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(fā)，但只能少量商業(yè)化生產(chǎn)，隨后日本也開始少量商業(yè)化生產(chǎn)，中國自1993年開始研究，至今未能真正實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。美國、日本生產(chǎn)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(chǎn)方法、可極化電極、以及雙電層電容器"，該技術(shù)由日本一家企業(yè)研制發(fā)明，是由顆粒狀各向同性的瀝青經(jīng)熱處理和活化制作靜電容大的活性炭；專利號為00118967.0。名稱"制作超級電容器電極的活性炭制備方法"由天津大學公開了一種制作超級電容器電極的活性炭制作方法，該方法是以酚醛樹脂為原料，主要經(jīng)過焦化、炭化、活化處理，再經(jīng)水洗、烘干制得所需活性炭。以樹脂、瀝青、石油焦類為原料生產(chǎn)的電極炭其最大不足是成本高，原料成本比本發(fā)明至少高出35倍，生產(chǎn)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(xiàn)大量商業(yè)化生產(chǎn)的主要原因；該原料生產(chǎn)的產(chǎn)品含雜質(zhì)高，尤其是金屬離子和重金屬離子指標含量高；對工作環(huán)境的污染和設(shè)備腐蝕嚴重，據(jù)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(huán)境造成嚴重污染和設(shè)備腐蝕，該工藝目前仍停留在試驗階段，未能進行工藝放大，用于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。以樹脂為原料生產(chǎn)的電極炭價格一般在80~160萬元/噸(人民幣)，這也是難以實現(xiàn)大量商業(yè)化生產(chǎn)的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用竹子為原料制作電容器專用活性炭的方法，利用該方法制備的活性炭，比表面積大，吸附能力優(yōu)良，孔隙分布合理；制作成本平均11~16萬元/噸(人民幣)，該活性炭適合應用于雙電層電容器制造，是超級電容器電極的核心材料。為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的是釆用竹子為原料，經(jīng)炭化、活化、水洗、烘干處理來制取電容器電極專用活性炭的方法，其技術(shù)特征是a)原料截至5~10Cm,于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，于70080(TC活化處理23小時；c)將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗并加酸中和，水洗液PH值至6~7，烘干后即可得到成品。本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)經(jīng)實驗本發(fā)明炭化溫度適宜于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(xù)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，炭堿配比將影響活性炭孔隙的形成，冷卻后的濾出物料水洗加入鹽酸中和。實施例以列表形式表達。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>取鋸截破碎的竹子1000g,長度在510Cm，于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(yè)品含量8090。/。)混合均勻，于780土5。C溫度下在轉(zhuǎn)式活化爐內(nèi)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,將物料烘干研磨至需要顆粒細度即可。本發(fā)明產(chǎn)品與樹脂法產(chǎn)品對比表生產(chǎn)國美國、曰本本發(fā)明企業(yè)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(shù)性能放電時間2分20秒放電時間2分40秒用本發(fā)明制備的活性炭，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(qū)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(guān)鍵因素。本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)近年來為國內(nèi)有關(guān)能源企業(yè)試用證明，該產(chǎn)品極適用于雙電層超級電容器電極的制作，品質(zhì)和綜合技術(shù)指標優(yōu)于目前世界同類產(chǎn)品，產(chǎn)品價格極具競爭力。權(quán)利要求1、用竹子制作電容器專用活性炭的方法，是以竹子為原料，經(jīng)炭化、活化、水洗、烘干處理而得到，其特征是a)原料鋸截破碎至5～10Cm，于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，于700～800℃活化處理2～3小時；c)將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗并加酸中和，水洗液PH值至6～7，烘干后即可得到成品。2、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的炭化溫度為45050CTC。3、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征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(quán)利要求l所述的方法，其特征是所述活化溫度為750~8O(TC。5、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征是中和酸為鹽酸。全文摘要本發(fā)明是用竹子制作電容器專用活性炭的方法，它是以竹子為原料，經(jīng)炭化、活化、水洗、烘干處理而得到，原料經(jīng)篩選截鋸至5～10mm，于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，于700～800℃活化處理2～3小時；將活化物料加入水中冷卻，濾出物料水洗并加酸中和，水洗液pH值至6～7，烘干后即可得到成品。利用該方法制備的活性炭，比表面積大，吸附能力優(yōu)良，孔隙分布合理，綜合理化指標優(yōu)于目前世界同類產(chǎn)品，制作成本為11～16萬元/噸(人民幣)，該產(chǎn)品最適合應用于雙電層電容器電極的制作。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(yōu)先權(quán)日2007年7月27日發(fā)明者古可隆,李國君申請人:朝陽森塬活性炭有限公司