前言

水泥是建筑领域最基础的材料之一，它是城市化进程中不可或缺的一部分。然而，传统水泥制造过程中所产生的大量二氧化碳排放，已成为全球气候变暖的元凶之一。而美国麻省理工学院著名材料学教授蒋业明和加拿大岁的女化学家利亚·埃利斯所成立的SublimeSystems公司，则在常温下开发出生产水泥的新工艺——电化学水泥。这种新型水泥制造方法使得水泥的制造从粉碎和高温烧制转变为常温下的电化学反应，从而避免了使用化石燃料和石灰石中释放二氧化碳。今天，我们将对这项电化学水泥技术进行全面解读。

电化学水泥的研究背景以及研发历程1、研究背景

全球每年要生产约40亿吨水泥，这其中产生的大量二氧化碳排放，约占全球总排放的8%，成为地球气候暖化的主要原因之一。针对传统的水泥生产需要高温烧制和大量的石灰石粉碎等问题，科学家们不断探索寻找一种低碳或无碳的水泥制造方法。这也促使SublimeSystems公司的创立和电化学水泥技术的研究诞生。目前，生产水泥的大多数过程都是通过气相或液相燃烧来加热原材料，然后再加入石膏进行混合和碾磨。这个过程需要大量的能源，而从运输、采石、磨粉和加热等几个环节来看，全球每年用于生产水泥的能源消耗量相当于在所有其他情况下都要多消耗一倍的石油。SublimeSystems公司试图通过改变这一传统水泥生产流程，来减少碳排放和能源消耗。

2、研发历程

SublimeSystems公司创始人YimingJiang教授最初是在寻找降低水泥生产碳排放的方法时，意识到高温煅烧是水泥生产过程中最需要消耗大量天然气或燃煤的环节之一。想必如果能够找到它的替代方案，就可以进一步降低水泥生产过程的碳排放。他开始运用自己的专业知识，致力于开发一种无热量需求的水泥生产方法。他的想法是开发一波新的材料，一个新的水泥制造方法。

在尝试了多种方法后，团队终于获得了一个突破：他们发现电阻加热的方式可以让原料瓷化，从而形成类似于水泥的沉淀物。然后，他们开始测试各种钙源，以确定哪一个最适合这个方法。教授和他的团队最终发现，无论是天然石灰石、人造石灰石还是用海相伏波纪海洋生物质和其他钙盐制成的异质混合物，在常温下都能获得这种新型水泥。虽然SublimeSystems公司的电化学水泥制备工艺存在风险，但公司持续优化工艺并继续推进研发，并寻求各种资金支持。

电化学水泥的新工艺1、主要过程

SublimeSystems公司的电化学水泥研究团队发明的新工艺非常简单：它们在混合骨料和膨胀剂时，仅使用单一的加压电凝胶。电离器通过将混合物置于电解物中，并施加一个DC电势，即可使钙离子与其他水中离子结合，形成电离胶体，这个胶体会逐渐凝固并最终形成类似于水泥的物质。过程完全在常温下完成，不需要使用高温或任何化石燃料，而使用随时可用的电力即可。将其与石膏或其他控制时间的添加剂混合，在磨粉前形成出一块铺设混凝土的“毛板”。

2、主要优势相对于传统水泥制造方法，电化学水泥具有明显的优势：

（1）减少碳排放

这是这种新型水泥制造方法最显著的优势之一。传统水泥生产过程中，来自化石燃料和石灰石的二氧化碳排放量占全球总排放量的8%。而电化学水泥则可以避免高温烧制，同时也不需要使用石灰石，因此完全消除了这些碳排放源。这意味着，这种新型水泥生产方法的排放量为零！

（2）节约能源

电化学水泥的制造不需要热量和高温，只需要使用能够提供稳定电力的设备即可。相比之下，传统水泥工艺需要大量的能源，其中包括原材料的运输、采石、磨粉和加热等几个环节。电化学水泥省去了这些消耗大量能源的环节，相比之下，电化学水泥的能源消耗量大幅降低，从而降低了水泥生产成本。

（）提高质量和性能

在传统水泥生产工艺中，原材料的种类很少，制品的质量和性能难以得到充分体现。而在电化学水泥中，则可以使用各种钙源，这样的制品质量和性能就可以使人更加满意。

（4）无需改变设计和装置

最后，电化学水泥生产的另一个优点是，不需要对混凝土搅拌机或输送设备进行任何改造。因为这种材料可直接用于建筑和基础设施等领域，和现有的混凝土材料兼容。

电化学水泥的市场前景和应用

即使电化学水泥价格高于传统的水泥，其巨大的节能和碳减排优势也是值得肯定的。随着新型材料制造技术发展日新月异，电化学水泥很可能成为未来水泥市场的主流。根据国际能源署的一份报告，到年，全世界水泥需求量将增加60%，这将带来巨大的商业机会。而电化学水泥的开发正好填补了传统水泥生产方式的缺陷，以其无碳、低能耗的双重优势，有望成为未来建筑领域的新宠。

据悉，SublimeSystems公司已在年建成了百吨级的试点工厂，希望在今年年底前能够将产品提供给合作伙伴，并开始建设年产万吨的示范工厂。该公司已获得东南亚最大水泥生产商皇象水泥等战略投资者的支持，并与他们签署了预购协议。这意味着他们的水泥已获得了市场的一定认可和需求。SublimeSystems公司声称这种水泥具有低碳和低能耗的双重优势，其目标是在年之前将每吨水泥的成本降低到美元以下。

电化学水泥的应用范围广泛，可以用于各种建筑和基础设施项目，包括楼房、道路、桥梁等。同时，由于其可与传统水泥相兼容，因此没有太多的技术障碍和成本支出。因此，它可以快速地代替传统水泥，成为未来建筑领域的主流材料之一。

结论

电化学水泥可以说是一个革命性的发明，它将传统水泥生产中的高温烧制和重云雾的石灰石需求取代为电化学反应和常温操作，从而消除了水泥生产过程中对环境的破坏。尽管电化学水泥技术在市场上仍面临着一些挑战，但其巨大的节能、环保、质量和应用潜力也逐渐受到越来越多的

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