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1、功能性专用活性炭行业分析一、 多孔炭行业概况多孔炭材料是指具有不同尺寸孔结构的炭材料，多孔炭孔径大小可变，根据孔径不同，多孔炭可分为微孔炭、中孔炭以及大孔炭三种，在类型上，多孔炭材料又分为活性炭、炭分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、碳电极材料、多孔石墨烯、多孔炭黑等品种。多孔炭按制造使用的主要原材料分为三类：煤质多孔炭、生物质多孔炭和其他类多孔炭，目前市面上主要的多孔炭类别是煤质多孔炭和生物质多孔炭。多孔炭按外观形状可分为粉状多孔炭、颗粒状多孔炭（包含柱状多孔炭、球状多孔炭）和其他形状多孔炭（如多孔炭纤维、多孔炭布、蜂窝状多孔炭、多孔炭纳米管等）；多孔炭广泛应用于VOCs治理、油气回收、饮用水处
2、理、污水处理、化工、医药、食品、饮料、电极材料、环保设备等国民经济领域。近年来，随着新能源、新材料、节能环保等战略新兴领域的快速发展，新型多孔炭材料的应用得到了极大丰富和发展，尤其是炭分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、碳电极材料、多孔石墨烯、多孔炭黑逐渐成为下游诸多细分领域中不可或缺的功能性新型材料。多孔炭材料产品主要为功能性专用活性炭、炭催化剂及催化剂载体、炭基储能材料，其以可再生的林产三剩物、果壳等生物质为原料，生产高附加值的生物质多孔炭材料产品，对于充分利用林产三剩物资源、节约化石能源、提高林农收入、促进林业资源的综合开发利用均具有积极作用。生物质多孔炭材料行业属于国家发改委颁布的产业结构
3、调整指导目录（2019年本）鼓励类第一条农林业第36项次小薪材、沙生灌木及三剩物深加工与产品开发、第40项松脂林建设、林产化学品深加工以及第四十三条环境保护与资源节约综合利用第22项节能、节水、节材环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造，为国家产业目录鼓励类行业。二、 多孔碳行业市场规模多孔碳是近年来发展迅速的一类重要的多孔材料。它们具有孔结构可调、物理化学稳定性好、比表面积可变、易功能化等优点。多孔碳材料在不同的科学技术领域有着广泛的应用。在现代，多孔碳有不同的品种，包括活性炭、碳分子筛、软、硬模板介孔碳、活性炭纤维或多孔纳米碳。到目前为止，在所有类型的纳米多孔材料中，多孔碳在科学、技
4、术和工业领域的不同部门的应用最大。多孔碳代表活性炭优越的应用特性及生产利用的经济性，使其成为众多产业门类中难以替代的产品。活性炭主要应用领域涵盖了食品饮料、化工、冶金、轻纺、水处理、医药等众多产业门类，近年来随着环保节能成为经济社会发展的核心理念，活性炭在水处理、大气污染防治等领域的应用价值也日益凸显。此外，随着新材料技术、医药科学等领域的技术进展，活性炭在能源储存、天然气回收、血液净化等方面应用逐步拓展，将为行业的前景注入新的活力。活性炭产业的发展大致经历了导入期（1900初-1950s）、成长期（1950s-1990s）、成熟期（1990s至今）三大阶段。欧美发达国家主导了产业发展的前两个
5、阶段，大致在上世纪90年代，随着全球产业转移的进一步扩展，以中国为代表的发展中国家活性炭产业发展突飞猛进，成为活性炭行业的新增长极。美国、荷兰、日本是活性炭传统生产大国，随着中国活性炭产业的快速发展，当前已成为世界上最大活性炭生产国和出口国。当前全球活性炭的主要产能已经由发达国家转移到以发展中国家，特别是中国和东南亚国家。上世纪90年代由于欧美发达国家的环境监管愈发严厉、人工成本的攀升、活性炭生产赖以持续的资源匮乏，活性炭传统生产大国美国、日本、荷兰等国家纷纷将能耗较高、附加值较低的中低端活性炭产能向发展中国家转移，特别是煤炭资源丰富的中国及林业资源丰富的东南亚。与此同时，发达国家国内的活性炭
6、需求仍在稳步增加，因此仍然是全球活性炭的主要需求方。国内的活性炭目前以低端产品为主，产品专用性差，与国际巨头的差距较大。新技术新产品的开发是企业生存的基础，必须重视。在技术研究上可以采取两条腿走路的方针，一方面依托高校和科研院所的科技力量，瞄准国际上的前沿产品和高技术产品为开发目标；另一方面建立自己的研发中心，以技术难度不高的产品为开发对象。建立自己研发中心的最大好处是可以在高校等单位实验室小规模研究的基础上进行中试放大，为工业生产提供可靠的工艺参数，可以尽快将技术转化为生产力。另外，由于高校和科研院所受财力、人力、物力的限制，新产品的研制周期一般较长。如果在研发时间紧迫时，可以利用研发中心的
7、人力优势，可以大大缩短研发周期。建议聘用高校科技人员作为研发中心的客座研究员，定期来中心进行指导和学术交流。从我国多孔碳材料行业的发展历程来看，虽然我国多孔碳工业逐步发展成为全球最大生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔碳工业仍然存在很大差距，主要表现在生产技术和产品质量方面。我国大多数生产企业规模小、生产工艺较为落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染。我国多孔碳产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，众多小企业为了生存相互之间恶性竞争，造成整个行业利润率下降，既影响了国内多孔碳制造业的发展和市场的培育，也影响了我国多孔碳企业的整体竞争力。
8、随着我国经济发展，人们对生存环境认识水平不断提高和国家政策的导向作用，环境治理工程越来越得到广泛重视。目前我国正在逐步完善各类污染物的排放标准，但治理工程设备和设施的规范还没有跟上。近年来，国家高度重视环保问题，许多区域环保已经被提上最为重要发展位置。安全、高效、方便、简介、快速的多孔碳是目前环保行业所热捧的对象。根据QYR调查，2021年全球多孔碳销量市场，中国占据了2671%的市场份额，北美占据了1884%的市场份额，欧洲占据1961%的市场份额。预计2028年在中国市场需求的推动下，中国将占据全球约3095%的市场份额。全球多孔碳的销量从2017年的18054万吨增加到2021年的205
9、42万吨，复合年增长率为328%。2021年全球多孔碳市场规模达到了4112亿美元，预计2028年将达到61亿美元，年复合增长率（CAGR）为488%。三、 多孔碳应用前景广阔多孔碳是指具有不同尺寸孔结构的碳材料。多孔碳是一种新型多孔材料，具有孔结构可调、易功能化、比表面积大、导电性优、稳定性好等特点。多孔碳特点突出，在造纸、陶瓷、骨修复、污水处理、能量储存、药物缓释、电化学、分子吸附等领域具有广阔应用前景。多孔碳孔径大小可变，根据孔径不同，多孔碳可分为微孔碳、中孔碳以及大孔碳三种，在类型上，多孔碳又分为活性炭、碳分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、分级多孔碳等品种。多孔碳制备方法较多，包括模板法
10、、激光烧蚀法、活化法、凝胶结晶法、盐析法、共沉淀法、乳状液膜法等。多孔碳类型较多，在消费升级下，具有绿色、高效、安全、环保等特点的高端多孔碳发展空间更大。由于应用领域广泛，近年来，多孔碳市场销量保持增长趋势，2021年，全球多孔碳市场销量达到200万吨以上，同比增长30%，市场规模约为424亿美元，预计2026年，全球多孔碳市场规模将达到556亿美元。早期全球多孔碳产能主要集中在发达国家，如荷兰、美国、日本等地区，后随着环保监管日益严格、人工成本上涨，多孔碳产能逐渐向东南亚、印度、中国等地区转移。目前我国已成为多孔碳生产大国，产能占比超过四成，其中活性炭生产规模和出口规模位居全球首位。在全球多
11、孔碳市场上，日本可乐丽、美国卡博特、大阪燃气化学等海外企业具有先发、技术优势，占据高端市场主要份额。我国虽是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、生产设备自动化水平低、生产工艺较为落后，行业在技术、创新能力、产品质量等方面与发达国家相比仍存在较大差距。目前，国内多孔碳生产企业有神华宁夏煤业、山西新华化工、福建鑫森炭业、江苏竹溪活性炭等。多孔碳种类多、特点突出，应用领域广泛，在消费升级背景下，多孔碳市场发展前景较好。多孔碳是国内外研究热点，国外企业起步早、技术先进，占据高端市场主要份额，我国是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、产品性能较低，未来我国多孔碳产业结构仍需优化，环保、绿色、高效将成为其
12、重要升级方向。四、 碳素材料行业集中度不高当前我国石墨及碳素制品行业存在行业竞争无序、宏观管理失控等问题。作为一种宝贵的不可再生资源，石墨具有重要的战略价值。但是，长期以来国家对石墨资源的管理没有纳入一个规模的渠道，造成了石墨主产区各自为政的局面。随着，国家对石墨及碳素制品行业的日渐重视，加强宏观管理和控制已成必然趋势。因此，今后重点企业的竞争战略将会以大力推进石墨工业结构调整为重点；积极开拓国际市场，组建石墨大型企业集团为趋势。碳素材料具有电和热的良传导性、电特性、润滑性、高温特性、耐化学腐蚀性、耐热性、耐高温热剥落性、电化学性能等基本特性。碳素尤其是特种石墨已经成为现代工业不可或缺的重要物
13、料和工业材料，依靠其固有特性，经常以基础原料、模具、用具、部件、构件以及结构材料等形式被广泛应用在各种行业不同环境、不同生产条件的工业产品制造过程。碳素行业是一个非常多元化的产业，既有传统工业的基础，又具备高技术、高科技发展的机遇和空间，行业发展前景长期向好。同时，碳素行业也是对石化和煤化工行业的废渣进行深加工再利用，是一项能源二次利用、符合循环经济理念的产业。电火花加工对特种石墨的需求稳定增长。电火花加工的主要优势在于能适用于难切削材料的加工，工具电极与工件不接触，两者间作用力很小，适用于加工特殊及复杂形状的零件。在电火花加工工艺中，作为阳极的工具电极可以使用铜质材料，也可使用石墨材料。石墨
14、电极与铜电极相比具有比铜轻，密度只有铜的20%、易加工、切削加工不易产生应力及热变形、熔点在3，000以上时热膨胀系数小的特点。在特种石墨的需求结构中，电火花加工占比约15%，是需求量最大的下游用户之一。电火花加工石墨产品中使用高档石墨约为25%，使用中低档石墨约为75%。核安全加快石墨材料在核电中的应用。日本福岛核事故引发核电危机，核安全成为未来核电发展的关键因素。欧洲一些国家放缓或停止了核电站的建设，德国甚至宣布2020年关闭核电站，我国也在重新审视核电发展的规划。但从长期看，核电依然是发电效率最高、最有前途的发电机组，我国大力发展核电的长期规划没有改变。在核电建设中，核安全是首位。高温气
15、冷堆是国际核能界公认的目前安全性最高的新型核反应堆，是未来核电装置的发展趋势。石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂，其自身很多优良特性确立了它在核工业领域中关键材料之一。在高温气冷堆中，炭材料是不可缺少的减速材料、反射材料和结构材料。高温气冷堆需要大量的高级石墨材料，可以说没有核石墨材料就无法建成高温气冷堆。在高温气冷堆中由于用氦气作为冷却剂，用碳素及陶瓷材料作为燃料的包覆材料，用石墨或炭质材料作为减速材料和炉芯结构材料，可以把接近1，000的高温气体导出反应堆外作为能源使用。国际上已经建立了多座开发研究用高温气冷堆。此外，核石墨可以用来制作热结构件，各向同性炭石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、电
16、极等核石墨制品。其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视）其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视。我国用于制造模具和连铸的石墨数量较大，石墨模具和连铸用各类石墨约占总需求量26%。机械工业中的铸造行业大量使用石墨材料作为加压铸造、离心铸造、超硬合金的热挤压等加工模具。生产大规格的纯铜、青铜、黄铜等主要采用连铸的方法，其中对产品质量起着至关重要影响的结晶器就是用等静压石墨材料制成的。由于等静压石墨在热传导、热稳定、自润滑、抗浸润及化学惰性等方面具有良好的性能，使之成为制作结晶器不可替代的材料。等静压石墨还用于制作金刚石工具和硬质合金的烧结模具，光纤拉丝机的热场部件（加热器、保温筒等），真空热处理炉的热场部件（加热器、承载框等），以及精密石墨热交换器、机械密封部件、活塞环、轴承、火箭喷嘴等。五、 中国碳材料行业发展现状分析碳碳材料（碳/碳复合材料）具有高密度、高轻度、高导热、低膨胀、摩擦性及抗热冲击性及尺寸稳定较好等这种新型碳/碳复合
