Aerogél: A "hőszigetelés" ipari lánc elemzése

Az aerogél jelenleg a legalacsonyabb hővezetőképességű és a legalacsonyabb sűrűségű szilárd anyagként ismert. Hosszú élettartammal, szuper hőszigetelési teljesítménnyel és szuper magas tűzállósággal rendelkezik. Ezt úgy ismerik, mint "a varázslatos anyag, amely megváltoztatja a világot". Kék füst néven is ismert, mert olyan könnyű, mint a köd és kékes színű.

Szuper hőszigetelése és egyéb tulajdonságai miatt elsősorban repülőgép-, katonai és nemzeti védelmi területeken használták a korai szakaszban, majd fokozatosan kiterjesztették petrolkémiai, ipari, építőipari, szállítási, napi használatra és más területekre; Az elektróda hordozó anyagokban, katalitikus anyagokban, érzékelőanyagokban, nanosterilizációs anyagokban, gyógyszerek kibocsátásában és számos más feltörekvő területen alaposan tanulmányozták.

Jelenleg az aerogél továbbfolyama az ipari csővezetékek hőszigetelésére koncentrálódik, mint például az olaj- és gázprojektek, az ipari hőszigetelés és az épületépítési hőszigetelés. Ugyanakkor technológiai változásokat fog hozni az új energiajárművek akkumulátorának hőszigetelése területén.

A Kínai Nemzeti Vegyipari Új Anyagok Ipari Fejlesztési Jelentés adatai szerint a globális aerogélpiac mérete 2021-ben körülbelül 870 millió USD lesz, és 2030-ban várhatóan eléri a 3,743 milliárd USD-t, a következő 10 évben összetett éves növekedési üteme körülbelül 17,6%.

Az új energetikai járművek szempontjából az aerogél hatékonyan megoldhatja a lítium vas-foszfát akkumulátorok hőmegőrzésének problémáját alacsony hőmérsékletű környezetben és a három elemek hőmérsékletű diffúziójának problémáját magas hőmérsékletű környezetben, és a lítium akkumulátorok hőszigeteléséhez előnyben részesített anyag.

Az ID TechEx adatai szerint az aerogél bevételi részesedése az építési és akkumulátorcsomagok piacán a jövőben gyorsan növekszik.

Aerogélipari áttekintés

Az Aerogel 1931-ben született, de csak az 1990-es évekig kezdték el iparosodni a külföldi országok.

A szárítási folyamat magas költsége miatt azonban a korai aerogélek csak repülőgépi katonai és petrolkémiai területeken használhatók fel.

A hazai aerogél viszonylag későn kezdődött, és a korai piacot a külföldi aerogél termékek foglalták el magas árakkal és kevés marketing erőfeszítésekkel.

2012-ben az első hazai 1000L szuperkritikus szén-dioxid aerogél szárító berendezést gyártották, jelezve az areogel nagyszabású termelését. Több műszaki iteráció után a gyártási költségek fokozatosan csökkentek.

A hazai politikák növekedésével, a hazai aerogél vállalkozások növekedésével, a technológia fejlődésével és a költségek folyamatos csökkenésével az aerogél gyors fejlődési csatornába lépett.

Az aerogél nanoporózus hálózati szerkezetű szilárd anyag, amely a pórusokban gázzal töltött. Ez a szerkezet nem hoz konvekciós hatást, végtelen zavaró hatást és végtelen hosszú út hatást.

A hőszigetelés elve az, hogy az egyenletes és sűrű nanopórusok és a többszintű fraktálpórusok mikroszerkezete hatékonyan megakadályozhatja a konvekciót, és csökkentheti a hősugárzást és a hőátadást.

A hagyományos hőszigetelő anyagokkal összehasonlítva a hőszigetelő teljesítmény 2-8-szorosa a hagyományos anyagok, így a felhasznált aerogél mennyisége kevesebb ugyanazon hőszigetelő hatás alatt.

Az aerogél csere ciklusa körülbelül 20 év, míg a hagyományos szigetelőanyagok csere ciklusa körülbelül 5 év, így a teljes életciklus felhasználási költsége alacsonyabb.

De hiányosságai is nagyon kiemelkedőek. Jelenleg az aerogél hőszigetelő anyagokban való alkalmazását korlátozó fontos tényező a nyersanyagköltség és az élettartam közötti egyensúly.

Az Aspen aerogels adatai szerint az anyagköltségek a teljes költség 48%-át teszik ki, a gyártási költségek pedig 44%-át teszik ki.

Konkrétan az aerogél előállítási költsége elsősorban a nyersanyag szilíciumforrására, a berendezések értékcsökkenésére és az energiafogyasztásra koncentrálódik. Ezek között a berendezések értékcsökkenése és az energiafogyasztási költségek az ipari lánc teljes költségének mintegy 60%-át teszik ki. A hatékony költségcsökkentés egyrészt az előkészítési folyamat áttörésétől, másrészt az alacsony költségű nyersanyagok nagyszabású iparosodásától függ.

Ezért az aerogél költségcsökkentése elsősorban a szárítási költségekből és a nyersanyag költségeiből indul.

Aerogél ipari lánc

Az aerogél ipari lánc magában foglalja az előzetes aerogél prekurzorokat (szervetlen szilíciumforrás és szerves szilíciumforrás), a középső aerogél anyag termékeket és az aerogél gyártóberendezéseket, valamint a lefelé irányuló alkalmazásokat.

A felfelé folyó tetraetil-ortoszilikát és funkcionális szilán szilíciumforrások; üvegszálas filc vagy kerámiaszálas filc a mátrix; aerogél középső és downstream: aerogél szubsztrát feldolgozás, szol-gél technológiát használva a szilíciumforrás betöltésére a mátrixba, majd használja a CO2 szuperkritikus folyamatot a szilícium-gél pórusokban lévő szennyeződések eltávolítására, tovább alakítsa ki a jó mikroporózus szerkezetet, majd utófeldolgozást és értékesítést végezzen a downstream ügyfeleknek.

Upstream: szilíciumforrás (prekurzor)

A különböző összetett szerkezetek és összetevők szerint a szilíciumforrások szerves szilíciumforrásokra és szervetlen szilíciumforrásokra oszthatók.

A szerves szilíciumforrások közé tartoznak a funkcionális szilánok, mint például a metil-ortoszilikát (TMOS) és az etil-ortoszilikát (TEOS); A szervetlen szilíciumforrások közé tartozik a szilícium-tetraklorid, a nátrium-szilikát stb.

Jelenleg a szerves szilícium forrás a fő útvonal, és a fő kapcsolódó gyártók közé tartozik a Chenguang új anyagok, Hongbai új anyagok, Xin'an Co., Ltd., Jinhong gázok stb.

Közülük a teljes iparági láncban jelentős költségelőnnyel rendelkező vállalatok közé tartozik a Chenguang New Materials és a Hongbai New Materials.

Chenguang New Materials vezető a funkcionális szilániparban, tetraetil-ortoszilikát termelési kapacitással rendelkezik, és jelentős költségelőnnyel rendelkezik; A nyersanyagot az aerogél pályára vágják, amely a teljes iparági lánc előnyeivel rendelkezik; A Panya Microtrans a hazai ePTFE vezetője, és 60%-os részesedést szerzett meg a Dayin Xisheng részéről, hogy megvágja az aerogél mezőt.

Középfolyam: aerogél termékek

Az aerogél anyagfelhasználás általában aerogél szigetelőlapok, nemezek, szőnyegek és más kompozit anyagok formájában történik. Maga az aerogél anyag alacsony szilárdsággal és nagy törékenységgel rendelkezik, és közvetlen használata korlátozott. Ezért általában szerves polimerekkel és szálerősítésű anyagokkal ötvözik, hogy merev és rugalmas szigetelőanyagokat készítsenek.

A leggyakrabban használt kompozit anyagok közé tartozik az üvegszál, az előoxidált huzal, a kerámiaszál stb. A speciális felhasználási folyamat során az aerogél kompozit anyag külső felülete filmanyagokkal, üvegruhával stb. is bevonható, hogy megakadályozza az aerogél kompozit anyag leesését és megszakadását, és tovább biztosítsa integritását a hőszigetelő hatás maximalizálása érdekében.

Az aerogél termékek fő gyártói közé tartozik a Nano technológia, Zhongke Runzi, Chenguang új anyagok, Hongbai új anyagok, Elyson, Audemars Piguet, Dongguan Sixang, Jinna Technology, Jianghan új anyagok stb.

Középfolyam: Aerogél eszközök

Az aerogél előkészítési folyamatban a szárítási lépés a legkritikusabb folyamat.

Az aerogélt szervetlen szilíciumforrásból vagy szerves szilikon forrás prekurzorból állítják elő, és a nedves gélt oldószer, hőmérséklet, katalizátor stb. szabályozásával állítják elő, és a nedves gélt öregedik, módosítják és szárítják az aerogél előállításához.

Jelenleg az iparosodásban alkalmazott fő technológiák a szuperkritikus szárítási technológia és a légköri nyomásos szárítási technológia. Egyéb, még nem tömeggyártott technológiák közé tartozik a vákuum fagyasztva-szárítás és a kritikus szubkritikus szárítás.

A szuperkritikus szárítási technológia a legkorábbi technológia az aerogél tételkészítésének megvalósítására, és viszonylag érett, és az aerogél vállalkozások által széles körben használt technológia is otthon és külföldön. A szuperkritikus szárítás fenntarthatja a gél sértetlen csontvázszerkezetét a szárítási folyamat során.

Downstream: alkalmazási oldal

Az aerogél termékek hatalmas piaci terén alapuló politikák támogatásával számos vállalat lépett be az aerogél iparba, elősegítve az ipari termelési kapacitás felgyorsult bővítését.

Az olyan vállalkozások, mint a Sinopec és a PetroChina az elsők, akik belépnek az olaj- és gázvezetékek szigetelése területén.

Az akkumulátorok területén a világ tíz legjobb akkumulátor-gyártója, mint például CATL, AVIC lítium akkumulátor és Guoxuan Hi-Tech, mind aerogél termékeket vásárol.

A technológia fejlődésével és az ipar további léptékével az aerogél várhatóan fokozatosan helyettesíti a hagyományos hőszigetelő anyagokat, különösen az ipar és a berendezések területén. Az iparág egésze átmegy a bevezetési időszakból a növekedési időszakba, és a teljes iparági lánc várhatóan fejlesztési lehetőségeket teremt.