Aerogel: Analýza průmyslového řetězce "Tepelná izolace"

Aerogel je v současnosti známý jako pevný materiál s nejnižší tepelnou vodivostí a nejnižší hustotou. Má dlouhou životnost, super tepelnou izolaci a super vysokou požární odolnost. Je známý jako "kouzelný materiál, který mění svět". Je také známý jako "modrý kouř", protože je lehký jako mlha a má modravou barvu.

Díky své super tepelné izolaci a dalším vlastnostem byl v rané fázi používán hlavně v leteckém, vojenském a národním obranném poli a pak postupně rozšiřován na petrochemii, průmyslu, stavebnictví, dopravu, každodenní použití a další oblasti; V materiálech nosičů elektrod, katalytických materiálech, snímacích materiálech, nanosterilizačních materiálech, uvolňování léků a mnoha dalších vznikajících oblastech byly rozsáhlě studovány.

V současné době se následný proud aerogelu soustředí na tepelnou izolaci průmyslových potrubí, jako jsou ropné a plynové projekty, průmyslová tepelná izolace a tepelná izolace staveb. Zároveň přinese technologické změny v oblasti tepelné izolace baterií nových energetických vozidel.

Podle údajů Číny National Chemical Industry New Materials Industry Development Report bude velikost globálního trhu aerogelového trhu přibližně 870 milionů v průběhu 2021 a očekává se, že dosáhne US$3,743 miliardy v 2030, s roční rychlostí růstu sloučenin přibližně 17,6% v příštích deseti letech.

Pokud jde o nová energetická vozidla, aerogel může efektivně vyřešit problém tepelné konzervace baterií lithiofosforečnanů v nízkoteplotních prostředích a problém tepelné únikové difuze ternárních baterií v prostředí s vysokými teplotami a je preferovaným materiálem pro tepelnou izolaci lithiových baterií.

Podle údajů ID TechEx bude podíl příjmů aerogelu na trhu stavebních a baterií v budoucnu rychle růst.

Přehled aerogelového průmyslu

Aerogel se narodil ve třicátých letech, ale teprve v devadesátých letech ho začaly industrializovat cizí země.

Nicméně vzhledem k vysokým nákladům na sušení mohly být rané aerogely použity pouze v leteckých vojenských a petrochemických oblastech.

Domácí aerogel začal poměrně pozdě a raný trh byl obsazen zahraničními aerogelovými výrobky s vysokými cenami a malým marketingovým úsilím.

V letech 2012 bylo uvedeno do výroby první domácí 1000L superkritické aerogelové sušicí zařízení oxidu uhličitého, což označovalo rozsáhlou výrobu areogelu. Po několika technických iteracích se výrobní náklady postupně snižovaly.

S nárůstem domácích politik, nárůstem domácích aerogelových podniků, pokrokem technologií a neustálým poklesem nákladů vstoupil aerogel do rychlého vývojového kanálu.

Aerogel je pevný materiál s nanoporézní síťovou strukturou a plněný plynem v pórech. Tato struktura nepřináší žádný konvekční efekt, nekonečný efekt baffle a nekonečný efekt dlouhé cesty.

Princip tepelné izolace spočívá v tom, že rovnoměrné a husté nanopóry a víceúrovňová fraktální mikrostruktura pórů může účinně zabránit konvekci a snížit tepelné záření a přenos tepla.

Ve srovnání s tradičními tepelně izolačními materiály je tepelně izolační výkon 2-8krát větší než u tradičních materiálů, takže množství použitého aerogelu je menší při stejném tepelně izolačním efektu.

Náhradní cyklus aerogelu je asi 20 let, zatímco cyklus výměny tradičních izolačních materiálů je asi pět let, takže náklady na použití celého životního cyklu jsou nižší.

Ale jeho nedostatky jsou také velmi výrazné. Důležitým faktorem omezujícím aplikaci aerogelu do tepelně izolačních materiálů je v současné době rovnováha mezi náklady na suroviny a životností.

Podle údajů Aspen aerogelů tvoří materiálové náklady asi 48% celkových nákladů a výrobní náklady zhruba 44%.

Konkrétně se výrobní náklady aerogelu soustředí především na surovinu zdroje křemíku, odpisy zařízení a spotřebu energie. Mezi nimi odpisy zařízení a náklady na spotřebu energie tvoří asi 60% celkových nákladů průmyslového řetězce. Efektivní snížení nákladů závisí na průlomu procesu přípravy na jedné straně a na druhé straně prostřednictvím rozsáhlé industrializace nízkonákladových surovin.

Snížení nákladů na aerogel proto začíná hlavně od nákladů na sušení a nákladů na suroviny.

Aerogelový průmyslový řetězec

Řetězec aerogelového průmyslu zahrnuje předcházející aerogelové prekurzory (zdroj anorganického křemíku a zdroj organického křemíku), produkty aerogelového materiálu ve středním proudu a zařízení pro výrobu aerogelu a následné aplikace.

Tetraethyl-orthosilikát a funkční silan jsou zdroji křemíku; Plst ze skleněných vláken nebo keramická plst je matrice; aerogelový střední a následný proud: zpracování aerogelového substrátu, pomocí sol-gelové technologie k zatížení zdroje křemíku na matrici, Pak použijte nadkritický proces CO2 k odstranění nečistot v pórech křemičitého gelu, dále vytvořit dobrou mikroporézní strukturu a pak provádět následné zpracování a prodej následným zákazníkům.

Upstream: zdroj křemíku (prekurzor)

Podle různých sloučeninových struktur a složek lze zdroje křemíku rozdělit na organické křemíkové zdroje a anorganické křemíkové zdroje.

Organické zdroje křemíku zahrnují funkční silany, jako je methyl orthosilikát (TMOS) a ethyl orthosilikát (TEOS); Anorganické zdroje křemíku zahrnují tetrachlorid křemíku, křemičitan sodný atd.

V současné době je zdroj organického křemíku hlavní cestou a hlavní související výrobci zahrnují Chenguang New Materials, Hongbai New Materials, Xin'an Co., Ltd., Jinhong Gases atd.

Mezi nimi patří společnosti s významnými nákladovými výhodami v celém průmyslovém řetězci Chenguang New Materials a Hongbai New Materials.

Chenguang New Materials je lídrem v průmyslu funkčních silanů, má výrobní kapacitu tetraethyl orthosilikátu a má významnou nákladovou výhodu; Surovina je řezána do aerogelové dráhy, která má výhody celého průmyslového řetězce; Společnost Panya Microtrans je domácím lídrem ePTFE a získala 60% vlastního kapitálu společnosti Dayin Xisheng, aby se dostala do aerogelového pole.

Střední proud: aerogelové výrobky

Využití aerogelového materiálu je obvykle ve formě aerogelových izolačních desek, plstí, rohoží a dalších kompozitních materiálů. Samotný aerogelový materiál má nízkou pevnost a vysokou křehkost a jeho přímé použití je omezené. Proto se obvykle smíší s organickými polymery a materiály vyztuženými vlákny pro přípravu pevných a flexibilních izolačních materiálů.

Běžně používané kompozitní materiály zahrnují skleněná vlákna, předoxidovaný drát, keramická vlákna atd. V konkrétním procesu použití může být vnější povrch aerogelového kompozitního materiálu také potažen filmovými materiály, skleněnými tkaninami atd., aby se zabránilo odpadu a zlomení aerogelového kompozitního materiálu a dále zajistilo jeho integritu pro maximalizaci tepelného izolačního efektu.

Mezi hlavní výrobce aerogelových výrobků patří nanotechnologie, Zhongke Runzi, Chenguang nové materiály, Hongbai nové materiály, Elyson, Audemars Piguet, Dongguan Sixiang, Jinna technologie, Jianghan nové materiály atd.

Střední proud: Aerogelová zařízení

V procesu přípravy aerogelu je krok sušení nejdůležitějším procesem.

Aerogel se připravuje z anorganického zdroje křemíku nebo prekurzoru zdroje organoskřemíku a mokrý gel se připravuje regulováním rozpouštědla, teploty, katalyzátoru atd., a mokrý gel se stárne, modifikuje a suší, aby získal aerogel.

V současné době jsou hlavními technologiemi používanými v industrializaci nadkritická sušicí technologie a technologie sušení atmosférickým tlakem. Mezi další technologie, které dosud nebyly sériově vyráběny, patří vakuové mrazení a podkritické sušení.

Superkritická technologie sušení je nejstarší technologie pro realizaci dávkové přípravy aerogelu a je relativně vyspělá a je to také technologie široce používaná aerogelovými podniky doma i v zahraničí. Nadkritické sušení může udržet neporušenou strukturu kostry gelu během procesu sušení.

Následně: strana aplikace

S podporou politik, založených na obrovském tržním prostoru aerogelových výrobků, mnoho společností vstoupilo do aerogelového průmyslu a podporovalo urychlené rozšíření průmyslových výrobních kapacit.

Podniky jako Sinopec a PetroChina jsou první, které vstoupily do oblasti izolace ropného a plynovodu.

V oblasti napájecích baterií kupuje deset nejlepších výrobců napájecích baterií na světě, jako jsou CATL, AVIC Lithium Battery a Guoxuan Hi-Tech aerogelové produkty.

S pokrokem technologie a dalším rozsahem průmyslu se očekává, že aerogel postupně nahradí tradiční tepelně izolační materiály, zejména v oblasti průmyslu a zařízení. Odvětví jako celek přechází od zaváděcího období k období růstu a očekává se, že celý průmyslový řetězec přinese rozvojové příležitosti.