近日，兰州天烁新能源有限公司（以下简称：天烁新能源）对外发消息称，其与兰州大学通过产学研合作，共同研发了一种烟草衍生的新型碳材料。据悉，该材料是以烟草植物为原料制得，并在储能领域（超级电容器等）表现出优异的电化学性能，可大幅度提升储能元件的储电量，并具备“快充慢放”的优势，该阶段性成果已申报国家发明专利（公开号：CN 104860313 A）。此外，该材料还在催化剂载体、污染物吸附方面具有潜在的应用前景，此类应用正在加速研发中。公司技术负责人表示，希望获得烟草相关部门的支持，以便获得充足的烟草原材料进行生产规模放大研究，确保新材料能尽快实现量产，在储能材料领域率先得到应用推广。
烟草是我国重要经济作物之一，烟草税是国家财税的重要来源，是国民经济的重要组成部分，而烟草危害却又是当今世界最为严重的公共卫生问题之一。烟草制品（如香烟）严重危害人类的身体健康，据世界卫生组织预计，到2030年全世界每年将有800万人死于吸烟，并由此引发高额医疗成本和生产力降低等社会经济问题。近年，受国民经济“新常态”的宏观背景及政府加大控烟力度的影响，我国烟草消费习惯、消费政策正在发生快速而剧烈的变化，传统烟草消费甚至出现了停滞甚至负增长的迹象。相关统计数据显示，我国烟草产销扩容增幅趋于平缓，2014年增幅仅为1.65%，比前10年的平均水平减少2.2个百分点[①]。2015年上半年，我国有16个大中城市立法控烟，其中，北京、深圳、长春等城市出台的控烟条例被舆论称为“史上最严控烟令”。随着提高烟草税的呼声上涨，烟草行业的外部环境愈显不利，极有可能陷于难以摆脱的困境之中，这将对国家财税和烟草行业的利益造成潜在的负面影响。
在此背景下，慎重审视烟草行业的未来发展和战略布局显得尤为重要。我国烟草种植大省云南，在“十二五”规划中，曾明确提出把烟草的综合开发提到战略层面上。要以创新的思路，开拓的气魄，加强科学研究和试验开发，把烟草的潜在价值充分挖掘出来，在发挥烟草综合效用、开发绿色健康产品上多做探索和尝试，让烟草的利用形式更加多样化。显然，开发烟草新用途有望带来巨大社会经济效益：（1）基于烟草作物的新用途，烟农能不间断从事、甚至扩大烟草种植，从而，从而大幅提高烟农以及产业链相关环节从业人员的收入；（2）通过开发烟草新用途，如储能领域及其相关下游产业，可加快烟草行业转变发展方式、促进其产业转型升级，为烟草行业带来更大的发展契机；（3）开发烟草新用途将促进相关的产业发展，为社会带来大量的新型就业岗位。（4）烟草新用途的出现，将大力助推控烟禁烟措施的有效实施。烟草新行业的出现有利于缓和烟草行业的利益与公共卫生政策之间的根本性冲突。因此，开发烟草的新用途势在必行且时不我待。
当前，科技的飞速发展为开发烟草的新用途提供了可靠保障。未来烟草不仅用于吸食，还可以用于医药、储能、燃料等新领域。例如，美国科学家在转基因烟草中提取了抗艾滋病生物药物，该药物生产成本低廉而有望造福于贫穷国家；波音公司与南非航空公司及SkyNRG公司合作研发了一种基于烟草作物的新型航空生物燃料。此次，天烁新能源对烟草衍生活性炭在储能领域的探索应用，进一步证明了开发烟草新用途是可行的。
活性炭是一类具有发达的孔隙结构和巨大比表面积的碳材料，被广泛应用于储能、过滤、吸附、分离和脱色等过程。目前商业化活性炭的孔结构主要由微孔（孔径＜2nm）组成，只含有少量的中孔（孔径2～50nm）和大孔（孔径＞50nm）。该类活性炭对吸附气体和液体中的小分子相当有利，然而对于一些聚合物、有机电解质和无机大分子的吸附效果较差，在催化剂载体、电池、超级电容器电极材料等领域的应用效果也不理想。天烁新能源研发的烟草活性炭则是以中孔为主的活性炭（平均孔径2.3nm，中孔占有率78%以上），作为超级电容器的电极材料，在同样的测试体系中该材料的储电能力、循环稳定性、倍率特性不仅远远高于常见的商业储能活性炭，还优于已公开受理的发明专利所公开的数据。
超级电容器是一种新型的储能装置，兼有传统电容和电池的双重功能、充电速度快、放电电流大、效率高、体积小、循环寿命长和绿色环保等优点。随着集成多种应用功能的便携式消费电子产品对电池电量、充电速度、安全性的要求越来越高，超级电容器经过多年发展、技术日益成熟已成为此类电子产品的首选电池。现阶段超级电容器与传统电池的相比，唯一的不足是前者的储电能力不及后者，而电极材料的性能是影响超级电容器储电能力的决定性因素，所以电极材料的技术升级显得尤为关键。目前，商业活性炭是超级电容器的主流电极材料，但其储电能力受限于其物理特性而难以有进一步的提高。烟草衍生活性炭的出现将为解决这一难题带来希望。。“一代材料，一代产品”，烟草衍生活性炭的商业开发有望为提升超级电容器的储电能力带来突破，进而加快超级电容器取代传统电池的步伐。在中国地区，据相关研究机构的数据显示：超级电容器市场规模增长迅速，年复合增长率为27.04%[②]，未来阶段，超级电容器将在消费电子、新能源汽车、新能源发电、智能分布式电网系统等领域得到广泛应用，这也意味着烟草活性炭在储能领域具有广阔的市场空间。
当前，烟草衍生活性炭在储能领域表现出的优异性能仅在实验室研发阶段得以论证，应用工艺的兼容性尚不知晓，工艺技术成倍放大存在一定的不确定性。另外，如果研究开发时间过长，还可能面临研究开发技术贬值或被其它新技术产品替代的风险。因此，天烁新能源亟需解决的问题是：得到相关部门政策支持，以便获取充足的烟草原料，进而加快研发进度加快实现批量生产，并进一步优化烟草活性炭的生产工艺和应用特性，针对性开发出用于高性能超级电容器的烟草衍生活性炭。此外，该公司还将积极探索烟草在催化剂载体和吸附领域的应用。若烟草能率先在储能领域得以应用，烟草将实现从“有害”到“完全有益”的根本转变，这不仅为烟草行业的发展提供新的思路，也为低碳时代提升公共健康带来新的机遇。
联系客服
