石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告

1、石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 石墨烯及改性超级电容器用活性炭 项目 可行性研究报告石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 1 第一章 总论 . 错误！未定义书签。 1.1项目名称与承办单位 . 错误！未定义书签 1.2研究工作的依据、内容及范围 . 错误！未定义书签 1.3编制原则 . 错误！未定义书签 1.4项目概况 . 错误！未定义书签 1.5技术经济指标 . 错误！未定义书签 1.6结论 . 错误！未定义书签 第二章 项目背景及建设必要性 . 错误！未定义书签。 2.1项目背景 . 错误！未定义书签 2.2建设的必要性 . 错误！未定义书签 第三章 建设条件

2、 . 错误！未定义书签。 3.1项目区概况 . 错误！未定义书签 3.2建设地点选择 . 错误！未定义书签 3.3项目建设条件优劣势分析 . 错误！未定义书签 第四章 市场分析与销售方案 . 错误！未定义书签。 4.1市场分析 . 错误！未定义书签 4.2营销策略、方案、模式 . 错误！未定义书签 第五章 建设方案 . 错误！未定义书签。 5.1建设规模和产品方案 . 错误！未定义书签 5.2建设规划和布局 . 错误！未定义书签 5.3运输 . 错误！未定义书签 5.4建设标准 . 错误！未定义书签 5.5公用工程 . 错误！未定义书签 5.6工艺技术方案 . 错误！未定义书签。 5.7设备方

3、案 . 错误！未定义书签。 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 2 5.8节能减排措施 . 错误！未定义书签。 第六章 环境影响评价 . 错误！未定义书签。 6.1环境影响 . 错误！未定义书签。 6.2环境保护与治理措施 . 错误！未定义书签。 6.3评价与审批 . 错误！未定义书签。 第七章 项目组织与管理 . 错误！未定义书签。 7.1组织机构与职能划分 . 错误！未定义书签。 7.2劳动定员 . 错误！未定义书签。 7.3经营管理措施 . 错误！未定义书签。 7.4技术培训 . 错误！未定义书签。 第八章 劳动、安全、卫生与消防 . 错误！未定义书签。 8.1编制依据及米

4、用的标准 . 错误！未定义书签。 8.2安全卫生防护原则 . 错误！未定义书签。 8.3自然灾害危害因素分析及防范措施.错误！未定义书签。 8.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施 错误！未定义书 签。 8.5消防编制依据及米用的标准 . 错误！未定义书签。 8.6消防设计原则 . 错误！未定义书签。 8.7火灾隐患分析 . 错误！未定义书签。 8.8总平面消防设计 . 错误！未定义书签。 8.9消防给水设计 . 错误！未定义书签。 8.10建筑防火 . 错误！未定义书签。 8.11火灾检测报警系统 . 错误！未定义书签。 8.12预期效果 . 错误！未定义书签。石墨烯及改性超级电容器用活

5、性炭项目可行性研究报告 3 第十章 项目招投标方案 . 错误！未定义书签。 10.1招标原则 . 错误！未定义书签 10.2项目招标范围 . 错误！未定义书签 10.3投标、开标、评标和中标程序 . 错误！未定义书签 10.4评标委员会的人员组成和资格要求.错误！未定义书签 第十一章 投资估算和资金筹措 . 错误！未定义书签。 11.1投资估算 . 错误！未定义书签 11.2资金筹措及使用计划 . 错误！未定义书签 第十二章财务评价. 12.1费用与效益估算 12.2财务分析 . 12.3不确定性分析. 12.5财务评价结论. 第十三章 建设合理性分析 . 错误！未定义书签。 13.1产业政策

6、符合性分析 . 错误！未定义书签 13.2清洁生产符合性分析 . 错误！未定义书签 13.3规划符合性分析 . 错误！未定义书签 13.4项目建设环保政策符合性分析 . 错误！未定义书签 13.5环境承载性分析 . 错误！未定义书签 13.6结论 . 错误！未定义书签 第九章项目实施进度 9.1实施进度计划. 9.2项目实施建议. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！ 未定义书签。 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 4 第十四章 结论与建议 . 错误！未定义书签。石墨烯及改性超级电

7、容器用活性炭项目可行性研究报告 1. 项目总论 1.1. 项目概况 111项目名称 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目 1.1.2项目建设单位 盐城纳新天地新材料科技有限公司 1.1.3项目产品及建设规模 项目产品：单层石墨烯材料和石墨烯改性超级电容器用活性炭 建设规模：项目第一期用地面积为 50 亩，并预留第二期 150 亩。项目产品 石墨烯改性超级电容器用活性炭参照超级电容器用活性炭国际性能指标。 整个项目规划年生产石墨烯 5 吨 石墨烯改性超级电容用活性炭 200 吨 该项目规划分二期建设： 第一期年生产石墨烯 1 吨。 第一期年生产生产石墨烯改性超级电容器用活性炭 1000 吨。 第二

8、期达到年生产石墨烯 5 吨。 第二期新增生产生产石墨烯改性超级电容用器活性炭 5000 吨。 注：本报告仅对一期项目进行可行性分析。 114项目建设内容 本项目采用大量制备可溶液处理的单层石墨既石墨烯制备方法， 原料为常用 的石墨，操作简便，易于放大。为单层石墨的大规模应用提供了基础大规模工业 化生产单层石墨烯。石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 5 国际上先进的石墨烯复合活性炭材料工艺。 项目工厂选用的主要设备有：全 自动配料混料机、喷雾干燥机、高频筛、真空压力液体过滤机、高速球磨机、气 流研磨机、离心分离机、常温常压反应釜、沉降釜、常压精馏塔、减压精馏塔、 双锥形真空干燥器、

9、全自动秤重混料系统、双锥形真空干燥器、高频筛、高速自 动分离机、除尘系统、自动检测、管道输送装置、自动清洗机、超纯水制备设备 等。 项目建筑内容如下： 建、构筑物一览表 序号 名称 数量 层数 单层面 积 建筑面积 (m2) 结构形 式 1 联合生产车间 2 5 2000 20000 砖混 2 仓库 1 2 2000 4000 砖混 3 综合办公楼 1 5 1250 6250 砖混 4 倒班宿舍及食堂 1 5 1250 6250 砖混 6 道路及路面规划 15000 15000 7 绿化 10966 10966 9 32466 62466 本第一期项目主要建构筑物包括联合生产车间、库房、综合办

10、公楼、 倒班宿 舍等，单层平面建筑面积 32466 平方米，总建筑面积 62466 平方米。 1.1.5项目核心技术 项目方拥有国际领先的石墨烯生产应用技术 10.3. 自有的一种大量制备可干燥保存可溶液处理的单层石墨即石墨烯的制备 方法，原料为常用的石墨和普通化学品，操作简便，易于放大。作为原 料供应保证质量和数量，为石墨烯的大规模应用提供了基础。 10.4. 自有的石墨烯活性炭复合技术，利用液相法将石墨烯和活性炭复合到一一 起。将石墨烯的比表面积和超强到电性发挥出来，大幅提高原有活性炭 的性能，制备出石墨烯改性超级电容用活性炭材料。 项目方核心技术的优点 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目

11、可行性研究报告 6 第一章 本项目采用公司自有的大量制备可干燥保存、可溶液处理的单层石 墨即石墨烯的制备方法。 原料为常用的石墨和普通化学品，操作简便，易于放大。解决了石 墨烯材料价格高昂，没有规模产量无法进入工业化应用领域的问题。为 石墨烯的的大规模应用提供了基础。 利用石墨烯的超级导电性和超大的比表面积解决了传统活性炭材 料用在电极上不能再提高储电性能的问题。成套设备除解决了石墨烯液 相法复合到超级电容用活性炭材料的工业方法，并能在常温下对二次活 化活性炭材料。成套设备符合清洁生产要求。 第二章 本项目制备的石墨烯品质有保障。 自制备的石墨烯拥有单层率咼（单层率达到 99%）、缺陷少，可以

12、 长期干燥保存。可以配制成各种溶液利于与其他材料复合。原材料是天 然石墨来源广泛，是工业方法制备可以放大生产。使石墨烯工业化应用 成为可能，促进高新材料的推进，促进产业发展。 第三章石墨烯改性超级电容用活性炭材料有良好的技术性能： 循环寿命长：石墨烯改性超级电容由于其储能的过程并不发生化学反 应，这种储能过程是可逆的，没有“记忆效应”，可以反复充放电数 十万次，是锂离子电池的 500 倍，是镍氢和镍镉电池的 1000 倍，如果 对超级电容每天充放电 20 次，连续使用可达 68 年； 高效：大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流 能量循环效率90%。 电荷容量大：超级电容是从石

13、墨烯改性的多孔碳基电极材料得到其储 存电荷面积的，这种材料的多孔结构使它每克重量的表面积可达 2000 平方米。而超级电容中的电荷分隔的距离是由电解质中离子的大小决 定的，其值小于 1 纳米。所以，巨大表面积加上电荷之间非常小的距 离，使得同体积的超级电容可以有很大的储存电量，容量范围通常 0.1F-1000F，而且超级电容可以串并联组成成超级电容模组，可耐压储 存更高容量。 功率密度高：可达 300W/KG-5000W/KG，相当于电池的 5-10 倍。一枚 4.7F 电容能释放瞬间电流 18A 以上； 充电速度快：充电 10 秒-10 分钟可达到其额定容量的 95%以上； 工作温度宽泛：范

14、围为-40C-+70C，而一般电池是-20C-60C。 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 7 第四章石墨烯工业化生产的意义 随着石墨烯可以批量化工业化大规模生产解决了石墨烯材料价格 高昂，没有规模产量无法进入工业化应用领域的问题。它所具有的非凡 属性，向世界展示了量子物理学的奇妙。不仅带来了一场材料革命，而 且将极大地促进如汽车、高分子材料和催化剂行业的发展。 5、石墨烯改性超级电容用活性炭材料生产的意义 石墨烯改性电容用活性炭规模化生产工艺，能够提供给现有的超级 电容器生产厂商在不改变生产工艺和流程的情况下，大幅提高原有超级 电容产品40%以上电容存储量，且价格大大低于同类产

15、品。具有划时代 的意义，从而真正实现了节能环保、低碳经济。 1.2. 可行性研究报告编制依据 1、原国家计委发布的投资项目可行性研究指南（试用版） 。 2、 国家发改委、建设部建设项目经济评价方法与参数 （第三版）。 3、国家、地方经济和社会发展规划及行业部门的发展规划。 4、项目承办单位提供的有关基础数据、资料。 1.3 主要技术经济数据 本项目分两期： 一期项目总投资 2 亿元。建设投资为 19071 元，占总投资的 95.35%;流动 资金为990 万元，占总投资的 5.30%。本项目财务部分仅对一期投资做出分析。 项目建设周期为 1 年半，2013 年 7 月开始建设，2014 年 1

16、2 月起投产。项目 建成达产后，年可实现销售收入 100000 万元，年均税后利润总额 23530 万元， 年均税金9883 万元。 经财务预测表明：项目全部投资税后内部收益率为 25.92%,税后动态回收石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 8 期为 4.74 年（含建设期），税后财务净现值为 45177 万元，经济指标超过行业平 均值，盈亏平衡点 42%具有较强的盈利能力和抗风险能力。各项经济指标计算 表明，项目有较好的经济效益，在财务上是可行的。 主要技术经济指标详见下表。 技术经济评价表单位：万元 项目 数值 单位 备注 1 项目总投资 20061 万元 货币单位均为人 民

17、币，下同 1.1 固定资产投资 19071 万元 1.2 流动资金 990 万元 2 :资金来源 2.1 自筹资金 20061 万元 2.2 银行贷款 0 3 :销售收入 100000 万元 :达产年 4 总成本费用 56592 万元 达产年 5 销售税金及附加 2040 万元 达产年 6 利润总额 31373 万元 :达产年 7 所得税 7843 万元 达产年 8 税后利润 23530 万元 达产年 9 投资利润率 156% 达产年 10 销售利润率 23.53% :达产年 11 投资利税率 49.27% 达产年 12 全部投资财务内部收益率 12.1 所得税后 25.92% 12.2 所得

18、税前 34.07% 13 全部投资财务净现值 13.1 所得税前 60236 万元 13.2 所得税后 45177 万元 14 全部投资回收期 静态 14.1 所得税后 4.74 年 含建设期 14.2 所得税前 3.96 年 :含建设期 15 盈亏平衡点 41.92% 1.4结论及建议 结论 项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。 各项经济指标计算表明，项目有较 好的经济效益，在财务上是可行的。 本项目符合国家产业政策，建成后将全面推进区域高新材料和新能源建设， 有利石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 9 于产业结构调整和优化。符合行业发展规划及地方的发展需要， 拟选工艺技 术成

19、熟、可靠，配套设备节能环保，社会和环境影响效益显著。 公司管理规范，资金实力和筹措能力较强，能够保证该项目的顺利实施。 所以，本项目技术上可行，经济上合理。项目建设是必要的、可行的。 建议 1、 建议公司加快项目的立项、 报批工作， 尽早进入项目建设阶段， 早日建 成投产。 2、 超级电容器用活性炭目前处于国际上垄断，本项目建成投产可以打破国 际上大公司的垄断，树立民族自有品牌。复合国家新能源新材料建设低碳环保的 产业要求。石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 10 2. 项目建设背景及必要性 2.1. 项目建设背景 2.1.1石墨烯售价高昂，产量微小工业化应用困难 由于石墨烯尚未

20、形成真正的产业化，国际售价非常高（ 5000 元/克以上）， 超过黄金价格的十几倍左右，造成了石墨烯在下游应用中的接受度受限， 对石墨 烯最大的需求仍然是各大院校及科研机构的研究使用。但各国都在针对石墨烯的 制备进行积极的探索，也不断的有新的制备方法出现。据业务专家分析，虽然国 内还没有一家真正实现石墨烯规模化生产的企业，但相关技术产品研发进度迅 猛，如北京大学、清华大学、上海交通大学等院校以及中国科学院国家纳米科学 中心等科研机构都在紧锣密鼓地进行着石墨烯制备技术的深入研究。 预计到 2015 年，我国将真正实现石墨烯产品的产业规模化。 2.1.2国内国际超级电容器应用数量速度增长，超级电容

21、器的的能量 密度和使用寿命急需提高 据统计：2010 年，全球钮扣型超级电容器产业规模为 10.2 亿美元，卷绕型 和大型超级电容器产业规模为 34.8 亿美元，超级电容器产业总规模为 45 亿美元， 同比增长 45% 2012 年全球钮扣型超级电容器产业规模为 15.3 亿美元，卷绕型 和大型超级电容器产业规模为为 52.2 亿美元，超级电容器产业总规模为 67.5 亿 美元，同比增长50%其中全部是碳基超级电容器的电极材料由碳材料构成。其 中超级电容用活性炭材料占成本的 30%所有活性炭材料都是采用日本可乐利公 司和韩国 PCT 公司生产的活性炭材料。 近些年，随着新能源节能减排的要求国内

22、超级电容应用迅猛发展， 2011 年， 中国超级电容器产业总规模达到 3.9 亿元人民币，较 2010 年的 2.48 亿元增长 57.2%,其中，纽扣型超级电容器为 4 千万元，卷绕型和大型超级电容器为 3.5 亿元。20116 年产业总规模达到 5.7 亿元人民币，增速高达 46.2%。其中，钮扣 型超级电容器市场规模为 9 千万元，卷绕型和大型超级电容器为 4.8 亿元。2007 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 11 年产业总规模达到 8.6 亿元人民币，增速高达 50%其中，钮扣型超级电容器市 场规模为 1.4 亿元，卷绕型和大型超级电容器为 7.2 亿元。2012

23、年产业总规模 可达 13.3 亿元人民币，增速可达 55%其中，钮扣型超级电容器市场规模可达 2.1 亿元，卷绕型和大型超级电容器市场规模可达 11.2 亿元。但是超级电容器 依然无法在存储能量密度方面完全满足需要。 这样就无法用超级电容这种低污染 大能量密度的器件完全替代现在有化学污染的电化学电池。这里面主要问题就是 超级电容器储能用活性炭性能不能满足超强电容器的要求。 2.1.3石墨烯材料应用现状 石墨烯是一种单层的由碳原子构成的单层碳纳米材料， 是一种基础材料尚未 形成真正的产业化，国际售价非常高（5000 元/克以上），超过黄金价格的十几 倍左右，造成了石墨烯在下游应用中的接受度受限，

24、 对石墨烯最大的需求仍然是 各大院校及科研机构的研究使用。石墨烯作为基础材料无法满足真正的大工业生 产的原料需求，虽然现在科研涉及了 82 个领域的应用但是对所有的下游产业化 应用造成了诸多的限制。 2.1.4超级电容器（超级活性炭）应用的现状 超级电容器（超级活性炭）可以用作消费电子产品的备用电源，超级电容储 能的无线鼠标等电子产品已经大量走入市场，长期来看具有广阔的市场空间。 在新能源发电领域的应用通过附加储能设备， 既可以调节无功功率、稳定风 电场母线电压， 又能在较宽范围内调节有功功率。 而风力发电研究表明位于 0.01Hz-1Hz的波动功率对电网电能质量的影响最大，平抑该频段的风电波

25、动对 电网电能质量的影响最大，平抑该频段风电波动采用较短时间的能量储存就可以 达到目的，因此能够实现短时能量存储的小容量储能设备对风力发电的应用价值 很高。 超级电容器因其具有数万次以上的充放电循环寿命、 大电流充放电特性，能 够适应风能、 太阳能的大电流波动， 它能在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸 收能量，在夜晚或风力较弱时放电，从而能够熨平风电、太阳能光伏发电的波动， 实现更有效的石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 12 并网。因此，在新能源供应系统中采用超级电容器组将使其并网发 电更具有可行性。 分布式储能系统的应用，电能作为商品，电能质量自然就成为其重要的特征 参数。I

26、EEE 给出电能质量问题的一般解释为：在供电过程中导致电气设备出现 误操作或故障损坏的任何异常现象。电能质量包括电压质量、电流质量、 供电质 量和用电质量，涉及到电压、频率、波形和三相平衡等方面的用电可靠性、连续 性、可操作性等方面。 目前，美国西屋电气公司、德国西门子公司、日本三菱电气公司、瑞典 ABB 公司等各大电力设备制造商都制造出相应的产品。 电压是电能质量的重要指标之一，影响电能质量的电压干扰，主要包括电压 偏移、三相不平衡、电压波动与闪变、电压的谐波分量、电压跌落和瞬时断电等。 在提高电能质量的过程中，储能系统正起着越来越大的作用。 根据容量大小 的区别，储能系统的主要作用也各有不

27、同。 （1） 大型储能系统：主要用作电力网的可调节发电电源，对电力网进行控 制和调节，如频率控制、备用容量控制、动态快速响应、削峰填谷调平负荷以及 防止系统解列和瓦解等。 （2） 中型储能系统：主要用于大功率远距离输变电系统，其主要功能有提 高输电稳定性、维持电压稳定、抑制谐波、调节负荷等。 （3） 小型储能系统：主要用于调节电能质量和提高供电可靠性，其主要功 能有电压控制、抑制电压波动与闪变、抑制电压下跌、瞬时断电供电等。 超级电容器的电容量很大；与普通电容器相比具有很高的能量密度， 一般可 达20-70MJ/立方米；漏电流很小，具有电压记忆功能，电压保持时间长；充放 电性能好，且无需限流和

28、充放电控制回路，不受充电电流的限制，可快速充电， 通常十几秒即可；使用温度范围广，可达 -40-85 C,而电池仅为 0-40 C。 超级电容器的功率密度高，其储能系统可以在短时间内将能量迅速释放出 来，而且使用寿命长、效率高，在这些方面的性能优于其他几种储能系统。随着 超级电容器制造工艺的不断发展， 未来有望在配电网中维持电压稳定、 抑制电压 波动与闪变、抑制电压下跌和瞬时断电供电等方面发挥重要作用。 超级电容器储能系统的接入方式采用并联的方式， 即并联在配电网系统和负 荷之间。一旦出现电压的异常变化，超级电容器可以通过迅速释放能量和储存能 量的方式来消除电压异常变化对整个电网系统及负荷的影

29、响。 电网系统通过整流 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 13 器和逆变器来实现与超级电容器储能系统的连接。 综合上述分析，超级电容器储能系统能大幅优化电能的暂态响应性能。 智能分布式电网系统理想的供电电压应该是纯正弦波形， 具有标称的幅值和 频率。然而，由于供电电压的非理想性、线路的阻抗、供电系统所承受的各种扰 动、负荷的时变性与非线性等，供电电压常常呈现各种各样的电能质量问题。 电 压型电能质量问题通常表现为幅值或波形的异常：电压暂降、三相不平衡、电压 波动与闪变、谐波及频率变动等。在所有的这些电能质量问题中，电压暂降和电 压短时中断对用电设备所造成的危害尤其严重， 短短几

30、个周期的电压暂降都可能 严重影响设备的正常工作。 在能源产生过程不稳定的情况下，需要一个缓冲器来存储能量。在能源产生 的过程是稳定的而需求是不断变化的情况下， 也需要使用储能装置。燃料电池与 风能或太阳能不同，只要有燃料，它就能够持续输出稳定的电能。然而，负荷需 求随着时间的变化有很大的不同。 如果没有储能装置，燃料电池就要做得很大以 满足峰值能量需求，成本显得过高。通过将过剩的能量存储在储能装置中，就可 以在短时间内通过储能装置提供所需的峰值能量。 在分布式电网系统中，电力系统的暂态冲击在所难免，而超级电容器的优越 性能，使其可以降低暂态冲击对整个系统性能的影响。因此， 在未来的智能分布 式

31、电网系统中，超级电容器组储能系统必不可少。 过去主要是生产再生胶。由于我国废旧轮胎中斜交胶胎占有相当大的比例， 废旧斜交胎主要用来生产再生胶。 最近国内也能用全钢子午胎制造再生胶， 国内 再生胶的年产能已达 100 万吨左右。 新能源汽车中的应用 电动汽车对动力电池的性能指标要求如下： （1） 体积小、重量轻、贮存能量密度高，使电动汽车的一次充电续驶里程 长； （2） 功率密度高，使电动汽车的加速性能和爬坡性能好； （3） 能够快速启动和运行，可靠性高； （4） 循环次数高，使用寿命长； （5） 环境适应性强，能在一定湿度下正常工作，抗振动冲击性能好； （6） 环保性能好，无二次污染，并有可再

32、生利用性； （7） 维修方便，保养费用低； 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 14 （8） 安全性好，能够有效防止因泄露或短路引起的起火或爆炸； （9） 价格低，经济性好； （10） 燃料储存、处理和输送方便，能够利用现有的燃油加油系统。 传统混合动力汽车需具有适当能量的高功率电池或超高功率电池，相对而 言，对容量的要求却不高。因此，传统混合动力汽车采用镍氢电池即可满足其性 能要求。 超级电容器与磷酸铁锂电池具有互补性，两者组合成复合能源是中短期内的 首选。通过 2009 年 8 月颁布的德国国家电动汽车发展计划，我们发现德国 政府将超级电容器与锂离子电池的研发放在同等重要的地

33、位。 只有当锂离子电池 的技术已经能够达到较高的能量密度、较高的功率密度和较高的循环寿命的情况 下，才可能单独采用锂离子电池作为电动汽车的动力源。 运动控制领域在现代高层建筑中，电梯的耗能仅次于空调。以往的电梯采用 机械制动的方法，将这部分能量以热的形式散发掉，这不但浪费， 而且多余热量 使机房温度升高，增加散热的负担和成本。 如果能够回收多余的动能及势能，电 梯系统真正消耗的能量就只限于电能转换中的损耗和机械损耗， 其中主要包括变 频器、牵引电机及其机械损耗。 因此，在电梯设计、配置中最迫切需要解决的问题是要全面考虑节能措施。 采用节能环保型电梯是未来节能建筑领域的必然趋势。通过分析电梯系统

34、的运动 特性，我们可以发现节能的方向：电梯在升降过程结束时，经常会有制动刹车， 产生巨大的制动电流，这是可以回收的；另外，在建筑高层，电梯和电梯使用者 都具有很大的势能，也可以进行回收。由于超级电容器具有大电流充放电等优良 的特性，可在电梯系统中作为能量回收装置回收能量。 超级电容器还可以应用于建筑领域的通风、空调、给排水系统中，作为启动 装置。另外，超级电容器还可以应用于电站、变流以及铁路系统中，包括电磁阀 门控制系统、配电屏分合闸、铁路的岔道控制装置等。作为能源最大消耗者之一 的港口机械设备，港口机械如场桥、岸桥中的吊具载运货物上升时需要很大的能 量，而下降时自动产生的势能很大，这部分势能

35、在传统机械设备中没有得到合理 利用。除了在固定港口机械设备中，在流动机械中也同样存在上述问题。 通过采 用超级电容器，能够实现上升过程中的制动能量回收，下降过程中的势能回收。 现代轨道车辆一般在直流电网中运行，因此可以将再生制动能量反馈回电 网，即石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 15 机车在制动时将牵引电机变为发电机， 将列车的动能转化为电能回馈到供 电系统直流电网中去，其中很小的一部分用于自身供能， 其余能量会被电网间的 其他车辆所吸收，但是前提是附近有其他车辆的存在，并需要相应的能量值。 直 流电网是无法完全容纳制动所产生的能量的， 所以当电阻制动时，电网电压会升 高，当

36、抬升到一定程度时，机车采用电阻制动，使其剩余的能量变为热能逸散掉。 特别是在电网电压较低、电流较高、无再生变电所的直流电网中，通常只有 30%-50%勺制动能量能被利用。采用超级电容器组，可以实现上述制动能量的有 效回收利用，大幅提高牵引机车的总体能量效力。 超级电容器能用作飞机上柴油机启动系统工作电源的辅助电源， 能提供飞机 发动机瞬间所需的冲击大电流，另外还可以解决 422 系列电源车启动飞机瞬间 功率不足的问题，从而在启动瞬间对直流电源车发电系统尤其是内燃机具有很大 的保护作用。 总之，超级电容器能用于优化人类主要的运动控制系统的暂态响应性能， 实 现节能的目标。 超级电容器在军用设备中

37、的应用在移动通信基站、卫星通信系统、无线电通 信系统中，都需要有较大的脉冲放电功率，而超级电容器所具有的高功率输出特 性，可以满足这些系统对功率的要求。 另外，激光武器也需要大功率脉冲电源，若为移动式的，就必须有大功率的 发电机组或大容量的蓄电池，其重量和体积会使激光武器的机动性大大降低。 超 级电容器可以高功率输出并可在很短时间内充足电，是用于激光武器的最佳电 源。另外，超级电容器还可以用于战术性武器（电磁炸弹）中，作为炸弹发电机 （FCC 的核心部件。 22 项目建设必要性 221新型材料的应用，促进科技发展，改善人民生活。 石墨烯的低成本大产量的工业工业化生产能够完成，将极大的促进下游产

38、业 的发展。运用石墨烯非凡的物理化学性质电子穿过石墨烯的速度与硅相比要快得 多，能制作出更敏感的传感器，电子组件，显示器，太阳能电池和氢储存设备。 美国西北太平洋国石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 16 家实验室和普林斯顿大学正与一家私人公司合作研发一种高 容量和能快速充电的电池。秘诀就是在锂离子电池中添加石墨烯， 提高功率和循 环稳定性。斯坦福大学研究人员表示：基于石墨烯的照明设备将会廉价而且环保。 用石墨烯做的 LECs（光电化学电池）可以取代基于金属的 OLEDs（有机发光二极 管），还可以取代灯具的传统金属石墨电极使之更便宜且更易回收。中国的科研 人员发现细菌的细胞在石

39、墨烯的纸上无法生长，而人类细胞则不会受损。利用这 一点可以利用它来做绷带、食品包装甚至抗菌 T 恤衫。科学界都在关注石墨烯的 研究进展，这种神奇的材料一旦投入实际应用将会给人类社会带来革命性的变 化。 2.2.2新材料新能源建设符合我国国情，前景看好 石墨烯的低成本大产量的工业工业化生产能够完成将预示着我国在新材料 领域处于领先地位。带动下游周边的产业发展，运用石墨烯这种突破性的材料与 原有的活性炭材料进行复合大幅提高现有超级电容器用活性炭的储能水平， 以实 现节约能源，绿色环保的社会发展要求。 进入 21 世纪后，国际国内对新型能源的需求与日俱增。超级电容器在诸多 领域如消费电子产品领域、新

40、能源发电系统、 分布式储能系统、智能分布式电网 系统、新能源汽车、军用领域都有巨大的应用前景。同时利用好超级电容器的快 速充放电能力可以大幅利用在生产生活中浪费掉的能源。就对现有的超级电容器 的储能能力提出了更高的要求， 能量密度要求更高。 超级电容器在很多的应用领 域有巨大的应用前景，但是应用发展还受到很大的制约就是因为传统的活性炭储 能材料无论是传统的木基体活性炭还是石油焦基体活性炭均不能满足超级电容 器现在的储能要求，形成了产业瓶颈。没有新材料的加入很难提升现在超级电容 器的储能水平。这个就是要求超级电容器用活性炭的储能能力更高，抗衰减能力 更强。那么随着石墨烯改性超级电容用活性炭项目的

41、投产可以将超级电容器的应 用推倒一个新的高度。 对于促进经济发展和实现资源综合利用产业化具有重要意义， 项目符合国家 产业政策，其建设是非常有意义的。 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 17 23 项目建设产业政策准入 2.3.1项目符合国家“十二五”规划的要求 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议 明确提 出， 坚持把建设资源节约型、 环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要 着力点。深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源， 降低温室气体排放 强度，发展循环经济，推广低碳技术，积极应对气候变化，促进经济社会发展与 人口资源环境相协调，走可持续发展

42、之路。 2.3.2项目符合中国资源综合利用技术政策大纲 2010 年 7 月 1 日，国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、 国土资源部、住房和城乡建设部、 商务部联合发布了中国资源综合利用技术政 策大纲，大纲中指出：“十二五”时期，我国仍将处于工业化和城镇化加快发 展阶段，面临的资源和环境形势将更加严峻。开展资源综合利用，推动循环经济 发展，是我国转变经济发展方式，走新型工业化道路，建设资源节约型、环境友 好型社会的重要措施。推广非金属矿资源的矿物深加工技术，推广石墨资源综合 利用技术的产业化，形成资源综合利用产业集群，对台所和完善循环经济发展模 式意义重大。 2.3.3项目符合

43、国家产业结构调整指导目录（2011 年本） 在 2011 年 3 月 27 日国家发改委发布的产业结构调整指导目录（2011 年 本)中，明确将高新技术领域需求的高纯、超细、改性等精细加工的石墨等非 金属矿深加工材料生产及其技术装备开发与制造列为鼓励发展类产业。 234项目符合国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020) 国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020)将新物质创造与转化 的化学过程列入基础研究的科学前沿问题， 并将发展低品位与复杂难处理资源高 效利用技术列为重点领域中继续发展的任务。 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 18 3. 行业与市场

44、分析 3.1. 原料来源分析 石墨烯生产中主要用到的原料是天然石墨和一些大宗供应的普通原料。 我国 是天然石墨储量的国。我国的石墨储量占世界总储量的近 70%天然石墨矿初级 产品供应量占世界总供应量的 90%这种现实情况表明不仅本项目需要的基础原 料供应能够保证充分供应，同时随着本项目投产还能改变我国现有的高出口初级 石墨矿产品的经营模式，提高我国矿产资源综合利用率水平。 石墨烯改性超级电容用活性炭材料用到的 2 种关键材料是石墨烯和普通活 性炭下面分别说明。 一般来说，超级电容用活性炭来自于二个方面。 1、 以普通的木材为原料，比如杂木、椰壳、竹子、秸秆等，经过洗涤、 高温碳化、强碱腐蚀、清

45、洗、中温活化等工艺。成为电容活性碳， 一般称为木质碳。 2、 以石油焦为原料，经过高温烧结碳化过洗涤、高温碳化、强碱腐蚀、 清洗、中温活化等工艺。成为电容活性碳，一般被称为石油焦活性 炭。 还有利于沥青为原料制备的沥青活性炭 石墨烯的来源为自有技术利用石墨大规模自产，质量绝对保证、成本低廉。 我们公司制备的石墨烯改性超级电容用活性炭。 是在以上二种活性炭的基础 上，利用现有的活性炭材料为骨架。 支撑开石墨烯的结构，石墨烯提高活性炭的 微观导电性，活性炭支撑开石墨烯的结构防止石墨烯团聚从而将 2 种材料的的性 能完全表现出来。 石墨烯改性超级电容器用活性炭无论是木质碳还是石油焦的碳都可以复合 应

46、用来源广泛成本低廉。 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 19 3.2. 石墨烯及石墨烯改性超级电容器用活性炭行业分析 321产品市场供应预测 石墨烯材料本身的开发和供应，在本项目建成投产前单层石墨烯原料的供应 量很小目前我公司生产的单层石墨烯供应量占全球供应量的 50 沖上。急需扩大 产能促进产业发展满足市场需求。 据统计：2010 年，全球钮扣型超级电容器产业规模为 10.2 亿美元，卷绕型 和大型超级电容器产业规模为 34.8 亿美元，超级电容器产业总规模为 45 亿美元， 同比增长 45% 2012 年全球钮扣型超级电容器产业规模为 15.3 亿美元，卷绕型 和大型超级电

47、容器产业规模为为 52.2 亿美元，超级电容器产业总规模为 67.5 亿。 以上市场生产的超级电容器用的活性炭全球总用量为 3000 吨左右，其中高端市 场的 300 吨国内活性炭企业由于技术能力问题不能提供。 普通和低端市场我们国 内因为产品质量和产量的问题供应量不足 400 吨。 3.2.2产品市场需求预测 石墨烯材料本身开发及下游产品发展的需求，不仅是石墨烯材料本身具有极 大的商业市场，据专家估算仅石墨烯作为基础原料在 2015 年前全球就能形成 1.1 亿美元的市场规模。 项目产品据我们查阅国内外的科研和生产资料， 并进行了广泛市场调研的结 果是目前能通过工厂生产线实验成为器件， 还没

48、有能达到我们产品性能的。 现有 的活性炭在实验室水系体系下比电容在 100-150F/克，我们做出活性炭复合材料 在实验室水系体系下比电容在 200-300F/克；以工业试验用的器件为例，用传统 市售材料 PCT-21 最高可以做到 400 法拉，我们的材料可以做到 470 法拉。国际 上目前最高水平的是韩国石油焦电极活性炭， 在有机条件下能做到 32F 克；我们 现有产品已经做到 36-38F/克（产品有 26F/克、30F/克、38F/克）均达到稳定工艺 和质量。 鉴于以上的产品性能我们制造的石墨烯改性超级电容用活性炭完全可以占 有现在高端电容器用活性炭的市场的 50%上即年销售 150

49、吨。同时通过石墨烯 的改性可以修复现有的木质或石油焦活性炭的问题和缺陷可以通过简单的工艺 改进现有活性炭的产品性能和质量。 利用更高的性能，更低的价格占中低端有市 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 20 场。争取占领低端市场的 40%既年产量达到中低端电容用活性炭产销量 1000 吨。 3.3. 石墨烯改性超级电容器用活性碳现有市场情况 2007 年，全球钮扣型超级电容器产业规模为 10.2 亿美元，卷绕型和大型超 级电容器产业规模为 34.8 亿美元， 超级电容器产业总规模为 45 亿美元， 同比增 长 45% 2008年全球钮扣型超级电容器产业规模为 15.3 亿美元，卷绕

50、型和大型 超级电容器产业规模为为 52.2 亿美元，超级电容器产业总规模为 67.5 亿美元， 同比增长 50% 图表 1： 2010-2011 年超级电容器产业规模一览表 单位：亿美元 年份 市场总规模 纽扣型 卷绕型 2010 年 45 10.2 34.8 2011 年 67.5 15.3 52.2 3.4. 石墨烯与石墨烯改性超级电容器活性碳有广泛的用途 1、 由于石墨烯优越的性能表现，和在众多行业中应用的无限遐想，已经越 来越被相关研究机构所注视，涉及的领域 82 个之多。不论哪一个行业能够实现 石墨烯的产业化应用，都将对该行业产生巨大的影响。据行业内专家介绍， 石墨 烯产业将会在不久

51、的将来迎来一个万亿级的市场，主要应用领域有超级电容器、 锂电池正负极材料应用、改性高分子材料、 OLED 柔性显示器、有机小分子太阳 能发电、透明导电膜等等诸多应用。 2、 石墨烯改性超级电容器活性炭，应用到超级电容中可以大幅提高超级电 容器的储能能力。将石墨烯产品在超级电容器领域的完美应用 （不需要改变任何 现有工艺，电容量比用现有材料提高 40%-100%。 3、 石墨烯在锂电池中的应用。利用石墨烯的特性将三维连通的石墨烯网络 作为导流体，在每个锂电池正极颗粒里形成导电的三维骨架， 不仅可有效降低电 极中非活性物质的比例，且三维石墨烯网络的高导电性和多孔结构为锂离子和电 子提供了快速扩散通

52、道，从而可实现锂电池电极材料的快速充放电性能。 从而大 石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 21 幅提高锂电池的冲放电能力，提高锂电池的循环寿命。 4、 石墨烯改性高分子材料。利用石墨烯超强导电性和非凡的机械性能，同 时石墨烯是一种二维晶体，由碳原子按照六边形进行排布，相互连接， 形成一个 碳分子具有良好的复合性。这样就保证了石墨烯材料可以很好的和很多的已知的 高分子材料复合，提高已知材料的导电性， 导热性能而不损失机械性能。提高涂 料的反腐性能、改变 ABS 朔料的抗静电能力、修饰提高高分子材料的复合性、 利 用原有不导电材料制造防静电膜，导电膜等等。 5、 利用石墨烯对光吸收

53、的特性与小有机分子结合制造柔性的太阳能电池 提高有机太阳能电池的光伏效率，改变现有太阳能电池的结构形式。 6 利用石墨烯作为基体改善和重整 OLEDW机发光分子的结构，改进 OLED 有机发光柔性显示器的性能。 7、利用石墨烯 97%勺透光率和导电性，运用液态旋涂和拉膜技术地成本的 制备透明导电膜代替现有的稀有和昂贵的氧化铟膜。 4. 产品方案 4.1. 项目产品 项目产品为：单层石墨烯微片干粉、各种石墨烯分散液原料、石墨烯改性超 级电容器用活性炭材料。 4.2建设规模 项目第一期用地面积为 50 亩，并预留第二期 150 亩。 整个项目规划年生产石墨烯 5 吨，石墨烯改性超级电容用活性炭 5

54、000 吨 该项目规划分二期建设： 第一期年生产石墨烯 1 吨。 第一期年生产石墨烯改性超级电容用活性炭 1000 吨。 第二期年达到生产石墨烯 5 吨。 第二期新增生产石墨烯改性超级电容用活性炭 5000 吨。 注：本报告仅对一期项目进行可行性分析。石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 22 5. 项目选址和建设条件 5.1. 项目选址地点 本项目位于江苏省盐城市城南新区科教城，用地面积 32,466 平方米，合 48.69 亩。 项目建设地点 盐城科教城，沿着解放南路布局，东临盐城龙湖公园，南抵盐徐高速公路， 北含盐城高职园区，西与盐都新区为邻。 定位为全市创新创业的示范区、

55、高端人 才的集聚区、 新兴产业的先导区、 转型升级的引领区，成为全国一流的“智慧、 生态、 现代”科教新城，成为全市经济社会跨越发展新的增长极，成为盐城向现 代化城市迈进过程中最靓丽的城市新名片。石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 23 52 建设条件 521盐城当地条件 盐城，著名的东方湿地之都，淮剧的发祥地，是江苏省面积最大的市。位于 中国东部沿海，江苏北部，长江三角洲地区，东临黄海，南与南通接壤，西南与 扬州、泰州为邻，西与淮安相连，北隔灌河和连云港市相望。盐城自西汉元狩四 年建立盐渎县至今，已有 2000 多年历史，是全国唯座以“盐”命名的城市。 全市总面积 1.7万平方

56、公里；总人口 812 万人，是江苏省面积第一、人口第二的 地级市，下辖 11 个县（市、区）。盐城拥有江苏最广阔的海域、最长的海岸线、 最丰富的湿地滩涂资源。近几年，盐城的经济社会发展迅猛，在汽车、机械装备、 纺织、化工四大传统支柱产业的基础上， 又发展了风电及风电装备制造、 节能环 保、电动汽车、海洋生物、电子信息、新材料、新医药等 7 个新兴产业和石油机 械、船舶、节能电光源、盐化工、绿色食品加工等 24 个特色产业。盐城已经基 本形成集高速公路、铁路、航空、海运四位一体的现代交通网络，同时拥有国际 海港和国际空港。2011 年，全市完成地区生产总值 2753 亿元；财政总收入 700 亿

57、元，其中地方一般预算收入 267 亿元。城镇居民人均可支配收入达到 19500 元， 农民人均纯收入达到 10500 元，主要经济指标增幅位居江苏省前列。 522城南新区及科教城 城南新区位于盐城市区南部，总面积 102 平方公里。按照总体规划，未来的 城南新区将是一个拥有 100 万人口的新城区，成为盐城市新的行政、经济、文化、 教育中心和新兴居住区，是盐城未来新的经济增长极。 盐城科教城是一座突出科技创新、 研发孵化功能的科技之城、艺术之城、人 文之城，是盐城市产学研结合、高科技产业发展、科技自主创新的先导区。科教 城规划总面积 19 平方公里，重点打造“两园两中心”，即盐城高职园区、科技

58、创 新园、城市创意中心和工业创意中心。开发建设科教城，是市委、市政府抢抓江 苏沿海开发和长三角一体化两大战略机遇，加快发展创新型经济、推动经济结构 转型升级、做大做石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 24 强江苏沿海特大中心城市而作出的一项重大决策。 523交通发达 城南新区距离上海、南京不到 300 公里，飞机火车直通北京，并可直航香港、 台湾和韩国首尔等地。新区境内有 40 多条主次干道，总长 100 多公里，道路基 本“成网、成片、成环”。解放南路 BRT 贯穿全城。高速优势明显，10 分钟内可 上高速，实现快速出城。 科教城位于盐城大市区南部，交通便利，毗邻盐徐高速公路、

59、宁靖盐两条高 速，解放南路、西环路、盐仓大道、南环路、盐渎路等多条城市主干道贯通其中。 区位优势明显，紧靠市区两级行政中心， 占据城南新区核心地位，西接城西南物 流园区和盐都新城商务商贸区，是市委、市政府重点打造的创新创业载体和人才 集聚咼地。 524生产成本低廉 工人工资：普通工人 1650 元左右/月，技术工种 2250 元左右/月，行管人员 2500元左右/月。普通工业用电 0.81 元/千瓦时。天然气供应：工业用气 3.47 元/立方米，居民用气 1.79 元/立方米。蒸汽供应：233.74 元/吨。供水和污水 处理：生活用水 2.48元/吨，工业用水 3.1 元/吨，特种用水 4.0

60、3 元/吨。污水 处理费用：1.18 元/吨。市内物流企业众多，运输成本低廉。特别是大丰港可视 同上海港办理集散货出口业务，港口包干费等仅为上海港的 45%石墨烯及改性超级电容器用活性炭项目可行性研究报告 25 6. 项目工程技术方案 6.1. 工艺技术方案 6.1.1技术方案选择主要创新点 1） 石墨烯大规模制备技术我们的制备技术属于可以大规模制备的液相法。 可以 大量利用自然界中广泛存在的天然鳞片石墨，成本低，周期短，产量大，利 于石墨烯复合材料的制备。 技术方案：技术思路是将固相剥离的概念应用与液相，起始材料为石墨。对 石墨材料进行膨胀预处理。将石墨浸泡到由插层剂和过氧化氢组成的溶液 中