Pengantar Bahan Karbon Keras

Karbon keras: Ini adalah jenis karbon yang sulit untuk digrafitisasi bahkan pada suhu di atas 2500 derajat, dinamai berdasarkan kekerasan mekanisnya yang tinggi. Bentuk karbon keras bisa berbentuk bola, linier, atau berpori. Prekursor karbon keras umumnya merupakan bahan termoset, sehingga biasanya mampu mempertahankan morfologi prekursor selama proses sintesis bahan. Setelah karbonisasi suhu tinggi, lembaran grafena pendek (juga dikenal sebagai domain grafit atau grafit semu) dalam karbon keras disusun dalam urutan jarak pendek, membentuk tumpukan terbatas 2 hingga 6 lapisan, dengan panjang hingga 40 Å .
Beberapa prekursor biomassa karbon keras
1. Tempurung kelapa
Tempurung kelapa merupakan kulit bagian dalam kelapa yang bertekstur keras dan umumnya digunakan dalam pembuatan wadah, kerajinan tangan, dan karbon aktif. Karbon keras berbahan dasar tempurung kelapa memiliki struktur pori yang berkembang dengan baik, kadar abu yang rendah, dan rasio H/C terhadap O/C, menjadikannya bahan elektroda negatif yang ideal. Saat ini kemajuan industrialisasinya masih awal dan kinerjanya bagus. Daerah produksi utama kelapa adalah Sri Lanka, Malaysia, India, dan Filipina. Terdapat sejumlah kecil perkebunan di wilayah seperti Hainan dan Taiwan di Tiongkok, dengan Provinsi Hainan mencakup lebih dari 99% area penanaman dalam negeri. Selain itu, dibandingkan dengan daerah penghasil kelapa seperti Filipina dan Indonesia, Provinsi Hainan di Tiongkok memiliki garis lintang yang lebih tinggi, waktu dan intensitas penyinaran matahari lebih lemah, tempurung kelapa lebih tipis, kekerasan lebih rendah, dan bukan merupakan bahan pembuatan bahan karbonisasi tempurung kelapa. Tempurung kelapa di Asia Tenggara umumnya diproduksi oleh perusahaan.
2. Pati
Pati merupakan salah satu biomaterial terbarukan yang melimpah, banyak terdapat di berbagai tanaman. Sebagai polisakarida yang khas, pati memiliki komposisi yang sederhana, kandungan karbon yang tinggi, dan harga yang murah. Pada saat yang sama, dibandingkan dengan prekursor biomassa lainnya, pati mempunyai bentuk bola alami, menjadikannya bahan prekursor yang sangat kompetitif untuk pembuatan karbon keras. Pati sebagai produk industri mempunyai pasokan dalam negeri yang cukup dan kemurnian yang tinggi. Pati adalah karbohidrat organik molekul tinggi dengan kemurnian tinggi. Ketika senyawa polimer organik digunakan sebagai sumber karbon keras, senyawa tersebut dapat dikombinasikan dengan metode sintesis khusus untuk memperoleh bahan karbon keras dengan morfologi khusus. Proses sintesis seringkali rumit, namun dapat menghindari pengotor dan memastikan konsistensi struktural.
3. Bambu Moso
Bambu moso merupakan tumbuhan dari famili Poaceae yang termasuk dalam genus Corydalis. Bentuknya batang yang tebal dan cepat, serta dapat tumbuh secara stabil setelah 5-8 tahun. Ini adalah spesies bambu yang bernilai ekonomi dan banyak digunakan dalam industri konstruksi, industri pembuatan kertas, dan bidang lainnya. Tiongkok memiliki sumber daya hutan bambu yang melimpah. Tiongkok merupakan kampung halaman bambu dan memiliki produksi melimpah. Hasil inventarisasi sumber daya hutan nasional kesembilan menunjukkan luas hutan bambu di China seluas 6,4116 juta hektar, dimana hutan bambu mencakup 72,96%. Bambu Moso sebagian besar tersebar di DAS Qinling Han dan wilayah selatan DAS Yangtze di Tiongkok.
4. Jerami
Jerami, sebagai limbah pertanian, memiliki sumber daya yang melimpah. Tiongkok adalah negara agraris yang besar, dan tanaman dengan hasil tinggi seperti gandum, jagung, dan beras menyediakan sumber daya jerami biomassa dalam jumlah besar setiap tahunnya. Pada tahun 2020, produksi jerami tanaman dalam negeri mencapai 792 juta ton, dimana 667 juta ton di antaranya dapat dikumpulkan sebagai sumber daya. Jerami sebagai limbah pertanian telah lama dimanfaatkan terutama untuk energi pemanas, pakan ternak, dan pupuk organik. Diantaranya, pemanfaatan pupuk menyumbang 51,2% pada tahun 2020.