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汽车轻量化需求增长 碳纤维回收如何增效降本

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时间:1900/1/1 0:00:00

碳纤维是一种强度高、重量轻、耐腐蚀、能量吸收效果好的材料,含碳量超过90%。它可以取代许多传统材料,对汽车轻量化具有重要意义。然而,高昂的价格让汽车公司和消费者望而却步。近年来,在将其用于民用之前,成本略有降低。目前,每公斤200~250元的价格仍远高于传统材料,这使得许多车企在使用碳纤维时捉襟见肘。汽车行业碳纤维使用现状在包括汽车在内的其他行业,近年来对碳纤维的需求增长非常迅速,预计2020年将增至每年14万吨。碳纤维的使用寿命在汽车行业为15年,在航空领域为20至25年。目前,碳纤维在飞机机身中的比例为40%,因此在未来10到20年内,市场上将有大量碳纤维材料需要回收。2017年4月,中国发布了“循环发展引领行动”,10月推出了《工业关键共性技术发展指南》,其中都提到了碳纤维复合材料的回收利用。如今,除了宝马I3占碳纤维复合材料的50%外,大多数燃油车仍然使用钢或合金车身。在新能源汽车出现之前,全铝车身和碳纤维车身都被使用。随着功率的增加,为了降低成本,还使用了钢和合金。例如,特斯拉Model S使用全铝车身。现在,新款Model 3已被钢铝混合车身取代,宝马I3将被钢铝碳混合车身取代。国产新能源汽车多为小型车,大多采用低成本的全铝合金车架。碳纤维在整个汽车行业的利用率较低,很难实现极致的轻量化。回收碳纤维势在必行。高效回收仍然面临技术难题。首先,热固性聚合物不能直接加热和重塑,回收材料中经常掺杂污染物,如金属和塑料碎片。如果现在的回收技术要走出实验室,进行工业化生产,就需要解决成本问题。诺丁汉大学的孟凡然教授在2018国际汽车材料论坛(西青)上带来了他们的实验结果。目前,碳纤维回收工艺有三种,即机械法、化学法和热解法。机械回收方法不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,化学回收方法仍局限于实验室阶段,与工业化生产相去甚远。因此,热解法是目前唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。目前,碳纤维回收工艺有三种,即机械法、化学法和热解法。机械回收方法不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,化学回收方法仍局限于实验室阶段,与工业化生产相去甚远。因此,热解法是目前唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。本实验采用流化床热解回收工艺。首先,将废物填充到流化床中,流化床通过500度以上的高温。回收的聚合物通过氧化去除后,剩下的是碳纤维。碳纤维通过回收过程被收集,剩余的废气可以被回收。整个过程可以回收废物中的碳纤维,并有效地分离碳纤维中的污染物,包括杂质。利用废气循环降低了整个过程的能耗,实现了能源回流,具有良好的市场前景。然而,再生碳纤维与传统材料不同,因此不能直接用于制造最终产品。回收的碳纤维应用于中间处理,包括纤维分布、悬浮、热干燥等过程。最后,有必要对所获得的碳纤维进行排列。通过旋转,旋转箍可以校正和统一纤维方向,最终可以获得调整排列的碳纤维材料,从而生成高强度碳纤维……

复合材料。从回收材料的分解到复合材料和机动车零部件的生产,许多变量都会影响回收成本,包括输送废料的速度和废料的质量,并且当材料进料更快时,能耗明显降低。同时,如果回收碳纤维生产的整车燃油经济性在20%-60%之间变化,则回收化合物可以减少温室气体排放,并在布置后带来更高的强度。与传统材料相比,再生碳纤维的性能仍有明显优势。碳纤维是一种强度高、重量轻、耐腐蚀、能量吸收效果好的材料,含碳量超过90%。它可以取代许多传统材料,对汽车轻量化具有重要意义。然而,高昂的价格让汽车公司和消费者望而却步。近年来,在将其用于民用之前,成本略有降低。目前,每公斤200~250元的价格仍远高于传统材料,这使得许多车企在使用碳纤维时捉襟见肘。汽车行业碳纤维使用现状在包括汽车在内的其他行业,近年来对碳纤维的需求增长非常迅速,预计2020年将增至每年14万吨。碳纤维的使用寿命在汽车行业为15年,在航空领域为20至25年。目前,碳纤维在飞机机身中的比例为40%,因此在未来10到20年内,市场上将有大量碳纤维材料需要回收。2017年4月,中国发布了“循环发展引领行动”,10月推出了《工业关键共性技术发展指南》,其中都提到了碳纤维复合材料的回收利用。如今,除了宝马I3占碳纤维复合材料的50%外,大多数燃油车仍然使用钢或合金车身。在新能源汽车出现之前,全铝车身和碳纤维车身都被使用。随着功率的增加,为了降低成本,还使用了钢和合金。例如,特斯拉Model S使用全铝车身。现在,新款Model 3已被钢铝混合车身取代,宝马I3将被钢铝碳混合车身取代。国产新能源汽车多为小型车,大多采用低成本的全铝合金车架。碳纤维在整个汽车行业的利用率较低,很难实现极致的轻量化。回收碳纤维势在必行。高效回收仍然面临技术难题。首先,热固性聚合物不能直接加热和重塑,回收材料中经常掺杂污染物,如金属和塑料碎片。如果现在的回收技术要走出实验室,进行工业化生产,就需要解决成本问题。诺丁汉大学的孟凡然教授在2018国际汽车材料论坛(西青)上带来了他们的实验结果。目前,碳纤维回收工艺有三种,即机械法、化学法和热解法。机械回收方法不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,化学回收方法仍局限于实验室阶段,与工业化生产相去甚远。因此,热解法是目前唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。目前,碳纤维回收工艺有三种,即机械法、化学法和热解法。机械回收方法不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,化学回收方法仍局限于实验室阶段,与工业化生产相去甚远。因此,热解法是目前唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。本实验采用流化床热解回收工艺。首先,将废物填充到流化床中,流化床通过500度以上的高温。回收的聚合物通过氧化去除后,剩下的是碳纤维。碳纤维通过回收过程被收集,剩余的废气可以被回收。整个过程可以回收废物中的碳纤维,并有效地分离碳纤维中的污染物,包括杂质。以及世界卫生组织的能源消耗……

利用废气循环减少工艺,实现了能源回流,具有良好的市场前景。然而,再生碳纤维与传统材料不同,因此不能直接用于制造最终产品。回收的碳纤维应用于中间处理,包括纤维分布、悬浮、热干燥等过程。最后,有必要对所获得的碳纤维进行排列。通过旋转,旋转箍可以校正和统一纤维方向,最终可以获得调整排列的碳纤维材料,从而生成高强度碳纤维复合材料。从回收材料的分解到复合材料和机动车零部件的生产,许多变量都会影响回收成本,包括输送废料的速度和废料的质量,并且当材料进料更快时,能耗明显降低。同时,如果回收碳纤维生产的整车燃油经济性在20%-60%之间变化,则回收化合物可以减少温室气体排放,并在布置后带来更高的强度。与传统材料相比,再生碳纤维的性能仍有明显优势。

标签:宝马特斯拉Model SModel 3

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