石墨烯项目可行性研究报告青岛华高能源科技有限公司二零一三年六月目录第一章总论 (11.1项目提出背景 (11.1.1石墨烯生产产业市场前景可观 (11.1.2“十二五”时期新材料产业规模将不断扩大 (1 1.1.3本次项目的提出 (21.2项目概要 (2第二章项目必要性及可行性分析 (32.1项目建设的必要性分析 (32.1.1资源合理利用变废为宝的需要 (32.1.2带动相关产业链发展的需要 (42.1.3带动当地经济快速发展的需要 (42.2项目建设的可行性分析 (42.2.1符合国家产业政策及发展规划 (42.2.2具备一定的资源优势 (52.2.3具备技术可行性 (52.3分析结论 (5第三章行业市场分析 (63.1国内外研究情况分析 (63.1.1 美国石墨烯的研发规划 (63.1.2 欧盟及成员国石墨烯的研发规划 (73.1.3 日本石墨烯的研发规划 (73.1.4 韩国石墨烯的研发规划 (73.1.5 国内主要石墨烯研究机构情况 (73.2石墨烯生产应用情况与发展前景分析 (8 3.2.1半导体产业应用市场分析与预测 (83.2.2锂离子电池材料应用市场分析与预测 (9 3.2.3超级电容器应用市场分析与预测 (10 3.2.4显示器应用市场分析与预测 (113.2.5石墨烯在生物医药学领域的应用 (11 3.3市场小结 (13第四章产品方案及技术 (144.1主要产品 (144.2产品简介及生产规模确定 (144.3技术来源及优势 (144.4技术方法和路线 (14第五章设备选型及原料供应 (155.1主要设备选型 (155.2主要原材料供应 (15第六章环境保护 (166.1项目运行对环境的影响 (166.2环境保护措施方案 (16第七章企业组织机构与劳动定员 (17 7.1组织架构 (177.2劳动定员 (177.3员工培训 (17第八章项目实施规划 (188.1项目建设进度安排 (188.2项目运营进度规划 (18第九章投资估算 (199.1固定资产投资估算 (199.1.1需购置设备投资估算 (199.1.2办公设备投资估算 (199.2流动资金估算 (19第十章风险分析及规避 (2010.1项目风险因素 (2010.1.1管理风险 (2010.1.2技术风险 (2010.1.3市场风险 (2010.2风险规避对策 (2110.2.1管理风险规避对策 (2110.2.2技术风险规避对策 (2110.2.3市场风险规避对策 (21第十一章结论及建议 (2111.1 结论 (2111.2 建议 (22青岛华高能源科技有限公司第一章总论1.1项目提出背景1.1.1石墨烯生产产业市场前景可观2010年的诺贝尔物理学奖将石墨烯带入了人们的视线,石墨烯的发现开创了21世纪的新材料纪元,将给世界带来实质性的变化。
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,其结构非常稳定。
单层石墨烯只有一个碳原子的厚度,即0.335纳米,相当于一根头发的20万分之一的厚度。
它是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。
石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料,在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。
目前,石墨烯的市场售价在1000元/克以上,因此,一旦量产必将成为下一个万亿级的产业。
1.1.2“十二五”时期新材料产业规模将不断扩大《新材料产业“十二五”发展规划》中指出:新材料产业是国家重要的战略性新兴产业,也是其他战略性新兴产业发展的基础。
新能源、节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业发展,离不开新材料的支撑。
尽管经过多年的努力,我国新材料产业已经在产业规模、技术水平、发展机制等方面取得了巨大进步,具备了良好的发展基础,但总体自给率依然不高,粗略统计,目前我国新材料产品综合保障能力约50%左右,部分关键材料甚至完全依靠进口。
因此,《规划》将新材料产业在“十二五”期间的发展目标定为自给率达到70%。
《规划》安排的每个重点子行业都有望通过5到10年的时间形成千亿元至万亿元的产值规模,未来的行业产值有望达到数万亿元。
1.1.3本次项目的提出本次项目即是在做了一定市场预测分析及调查的基础上,结合我国新材料产业“十二五”发展政策而提出。
项目将由大学教授作为首席专家、总工程师,组建高水平的科研团队,并配备一流的技术设备及研发环境。
教授有近6年的石墨烯研发经验,发表有关石墨烯的高水平SCI论文15篇和一部专著,申请有关石墨烯的发明专利3项。
目前,教授研发的“以高分子作为媒介”的石墨烯制备方法已在实验室成功分离出大尺寸、低缺陷、高导电的石墨烯。
本次项目将以该制备方法为技术核心,致力于单层石墨烯及其衍生产品的分离制备及应用开发,争取尽快实现石墨烯的产业化。
1.2项目概要该项目将采用教授研发的先进而成熟的石墨烯制备方法进行单层石墨烯的产业化生产,该方法已在实验室成功制备出大尺寸、低缺陷、高导电性的石墨烯,现将进入企业中试阶段,中试试验成功后,将实现数百公斤优质石墨烯的年产量。
第二章项目必要性及可行性分析2.1项目建设的必要性分析2.1.1资源合理利用变废为宝的需要石墨是一种宝贵的不可再生资源,是我国的优势矿物资源之一。
我国的天然石墨资源储量、产量、国际贸易量均居世界首位,在国际石墨市场上有着举足轻重的地位。
我国虽是石墨生产大国,但不是强国。
产品的专业化、质量水平、技术含量较低,大部分是初级的原料生产基地。
目前,国内石墨产业处于低迷状态,开采无序、资源浪费、恶性竞争、市场混乱、污染环境,整个行业都处于层次低、效益差、资金匮乏,与我国整体经济发展极不相称。
随着科技的发展和人们物质生活的提高,非金属矿的初级加工产品已不能满足现代工业的需要。
由于非金属矿深加工产品的附加值比较高,延伸非金属矿产业链,已成为当今世界非金属矿工业发展的主要方向。
目前,我国石墨产品深加工正朝着提纯、超细、改性和复合方向发展,加工产品的应用领域还在不断拓宽,并呈现出方兴未艾的好势头。
但从总体上看,与发达国家相比、与国内的实际需要相比还有很大差距。
基于以上分析,项目拟对石墨进行深加工,利用独特的方法从石墨中制备出高品质的石墨烯产品,探索石墨烯产业化道路,为企业的可持续发展奠定坚实的基础,从根本上增强企业的市场竞争力,使企业成为设备先进、市场适应性强的石墨烯行业生产企业。
2.1.2带动相关产业链发展的需要石墨由于特殊的地质成因和性质,一直是军工与现代工业及高新技术发展中不可或缺的重要战略资源。
从日常民用到人造卫星上天,都离不开石墨。
国内外专家预言“20世纪是硅的世纪,21世纪将是碳的世纪”。
石墨烯产品的大规模广泛应用,将颠覆人类现有的工业结构和生产力布局,逐步减少乃至淘汰钢铁、铜铝等人类现有高耗能大宗商品的生产和消费,如同爱迪生发明的电灯摧毁了整个蜡烛生产的产业链,石墨烯产品在机械汽车船舶制造、光纤通讯、电缆传输、桥梁房屋建筑、高科技领域的广泛应用,将改变21世纪人类的生产和生活。
2.1.3带动当地经济快速发展的需要石墨烯因其独特的特性可被广泛应用于军工、航天、锂离子电池、显示器、半导体及复合材料等行业,且目前售价在1000元/克以上,项目正式运营后,年产值可达到上亿元。
因此,项目的实施将极大的增加地方利税,有效促进当地经济发展进程。
2.2项目建设的可行性分析2.2.1符合国家产业政策及发展规划根据《国家战略性新兴产业发展“十二五”规划》,新一代信息技术、生物、节能环保、高端装备制造产业将成为支柱产业,新能源、新材料、新能源汽车产业将成为先导产业。
石墨烯作为一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的新型碳质材料,具有优秀的导电性、比表面积、导热性等特性。
因此,其产业化项目符合国家相关的产业政策及发展规划。
2.2.2具备一定的资源优势高纯度的石墨是制备石墨烯的主要原料。
中国石墨在世界上储量第一、产量第一、销量第一、品种最全。
我国石墨矿产储量占世界石墨矿石总储量的70%以上,产量占全球产量的80%。
中国石墨矿产储量相对集中于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古等地,共占全国石墨矿保有矿物储量的89%。
因此,项目的实施具备一定的资源优势,山东地区丰富的石墨矿资源可为项目的实施提供充足的原材料供应。
2.2.3具备技术可行性完美的石墨烯,也就是单层碳原子二维结构体,目前还没有大规模的工业化生产。
在如何有效分离出单层石墨烯并降低成本的道路上,来自教授和他的团队已经迈出了关键一步。
通过两年的研究,教授发明了新的石墨烯制备方法,在实验室不仅制备出了高品质的石墨烯,而且相应的降低了生产成本。
项目组建以后,将由教授担任首席专家、总工程师,带领团队致力于石墨烯的产业化研究。
教授有近6年的石墨烯研发经验,发表有关石墨烯的高水平SCI论文15篇和一部专著,申请有关石墨烯的发明专利3项。
现主持国家自然科学基金等8项科研项目,其中包括两个产业化项目,总经费400多万元。
因此,项目的实施将具有国内一流的石墨烯研发水平,具备技术可行性。
2.3分析结论综合以上因素,本项目建设可行,且十分必要。
第三章行业市场分析3.1国内外研究情况分析石墨烯的发现,引发了全世界科学家的研究热潮,迅速成为物理学、化学和材料科学等领域最热门的研究主题。
石墨烯的研究和产业化发展持续升温,国外许多国家都发布或资助了一系列相关研究计划和项目,大力促进本国石墨烯技术及其应用研究。
全球针对石墨烯的研究都在进行,截至到2010年,全球共有8434篇相关的研究论文,共来自79个国家和地区。
排名前十的国家发表的文献量占总量的92.96%。
美国在作为世界科学技术研究最发达的国家,其石墨烯研究方面的文献量达2683份,占总量的31.81%;我国在石墨烯研究文献发表量为1201份,占比14.24%,位居全球第二位。
显示出了我国在石墨烯领域不居人后,积极布局的决心。
国际上石墨烯的研究论文主要分布在高分子物理学、材料科学以及应用物理学等领域;研究的热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究及纳米材料研究等方向。
中国发表的石墨烯论文主要分布在材料科学、物理化学、纳米技术、应用物理学以及高分子物理学等领域;研究的热点主要在纳米材料、材料应用研究等方向。
3.1.1 美国石墨烯的研发规划近年来,美国国防部(DoD及其下属美国国防高级研究计划署(DARPA等也开展了多项石墨烯研究项目,重点开发下一代更小、更快的电子器件,以及石墨烯在太赫兹和新型量子器件中的应用等。
在产业化方面,美国也部署了一些项目:美国俄亥俄州研究商业化资助项目资助美国纳米技术仪器公司开展应用于锂离子电池的纳米石墨烯复合电极的商业化生产研究;美国结构材料工业公司2009年11月获得NSF小型企业技术转移项目资助,开发以石墨烯为基质的高灵敏度NOx探测器。