粉末冶金技術(shù)因為科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和新能源材料的大力開發(fā)而又重新回歸人們視野,從而不斷得到革新和發(fā)展。粉末冶金技術(shù)改善了原始的制造工藝對于能源利用不充分、造成環(huán)境污染和能源浪費的現(xiàn)象,并以傳統(tǒng)制作工藝作為發(fā)展基礎(chǔ),融入了新興科學(xué)技術(shù)和新興發(fā)展理念,因而被應(yīng)用到直接關(guān)系到能源開發(fā)利用的新能源技術(shù)當(dāng)中,從而備受推崇。
01、燃料電池材料
燃料電池是一種將燃料氣體(或液、固燃料氣化后的氣體)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置,在當(dāng)前的能源體系結(jié)構(gòu)中,燃料電池的性能制約著很多前沿技術(shù)的快速發(fā)展,成為能源行業(yè)急于突破成就的研究方向。
粉末冶金技術(shù)在燃料電池行業(yè)的應(yīng)用,主要表現(xiàn)在對燃料電池密封部件和電極材料的制備方面。
通過粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用,可以實現(xiàn)合成安全性高、倍率高的錫基合金材料及納米Sn基合金—碳復(fù)合材料,這種材料能夠大大提升燃料電池的充放電能耗,同時對燃料電池的充放電安全也有一定保障作用,粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用可以使得這種材料的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī);。
另外,燃料電池陰極材料為多孔的鍶摻雜的錳酸鑭,多孔材料的制備只能采用粉末冶金技術(shù)。
02、太陽能材料
太陽能作為可再生的新型綠色能源,因其資源豐富、利用技術(shù)成熟,成為世界新能源探索的重要對象,在新型能源結(jié)構(gòu)體系中具有重要的地位。如何高效、安全、穩(wěn)定的利用太陽能,是太陽能利用技術(shù)的關(guān)鍵點。
太陽能利用的主要方面包括熱電太陽能技術(shù)和光電太陽能技術(shù),太陽能利用技術(shù)中熱電材料和光電材料的制備與性能優(yōu)化都可以通過粉末技術(shù)來實現(xiàn)。對于太陽能的光電應(yīng)用,太陽能電池是關(guān)鍵。太陽能電池材料的性能是保障太陽能光電轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵,傳統(tǒng)的晶體硅材料太陽能電池,光電轉(zhuǎn)化效率相對較低,降低太陽能利用率的同時,還制約著太陽能能源的應(yīng)用范圍。
粉末冶金技術(shù)在太陽能光電轉(zhuǎn)化方面有著傳統(tǒng)冶金技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢,通過粉末冶金技術(shù)制備的多晶硅薄膜在光電轉(zhuǎn)化技術(shù)中能夠有效替代傳統(tǒng)晶體硅材料,且光電轉(zhuǎn)化效率提升顯著,太陽能光電轉(zhuǎn)化技術(shù)由于材料瓶頸的突破,發(fā)展速度逐年加快。
另外,太陽能的熱電利用技術(shù)主要是通過太陽能吸收板吸收太陽能量,然后通過技術(shù)手段加以利用,因此太陽能吸收板材料性能成為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵點。粉末冶金技術(shù)能夠在吸收板制造過程中,充分研發(fā)吸收板的材料性能,發(fā)揮粉體在色素、粘結(jié)劑的作用,突出粉末冶金技術(shù)的實踐應(yīng)用,從而顯著提升提升太陽能吸收效率。
03、風(fēng)能材料
風(fēng)能是我國新能源之一,應(yīng)用范圍極廣,遍布我們生活和工業(yè)等各個領(lǐng)域,屬資源豐富的綠色能源。
而粉末冶金技術(shù)在風(fēng)能材料中的實踐應(yīng)用,主要是制作風(fēng)能發(fā)電材料,實現(xiàn)永磁釹鐵硼材料與風(fēng)電機組材料的生產(chǎn)。這兩種材料的生產(chǎn)對風(fēng)力發(fā)電運行設(shè)備的安全性、可靠性起到非常關(guān)鍵的作用,直接對發(fā)電效率產(chǎn)生影響。
在風(fēng)能發(fā)電機生產(chǎn)中,采用的是銅基粉末冶金技術(shù),針對發(fā)電機制動片的摩擦系數(shù)和磨損率進行相應(yīng)要求的生產(chǎn),其運用銅基粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)的制動片,導(dǎo)熱性能高,摩擦系數(shù)小,這些優(yōu)點能夠使設(shè)備在惡劣的溫度環(huán)境下也能進行有效地使用。
永磁釹鐵硼材料的使用,將新型的永磁材料替代了傳統(tǒng)的永磁材料,其材料的制作就是運用加入稀土粉的粉末冶金工藝制成的。
04、儲氫材料
氫能源由于其燃燒產(chǎn)物是水,屬于零碳清潔綠色能源,氫能源的應(yīng)用關(guān)鍵點主要在兩個方面,一個是氫能源的生產(chǎn),另一個則是氫能源的儲存。
就氫能源儲存而言,因其化學(xué)性質(zhì)活潑,具有一定的爆炸危險,因此氫能源儲存方式和儲存材料的選擇具有嚴(yán)格的要求。儲氫合金是能夠儲存氫能源的金屬或合金材料的統(tǒng)稱,擁有較強的捕獲氫的能力,能夠在一定的壓力、熱度的基礎(chǔ)上把氫分子分解成合金中的單個原子。
氫能源儲存的原理是,經(jīng)過分解后單原子能夠進入到儲存材料原子間的間隙,通過化學(xué)反應(yīng)形成較為穩(wěn)定和安全的金屬氫化物,從宏觀上看,儲存材料能夠吸收氫能源,在吸收過程中會釋放出化學(xué)熱能,如果要多氫能源進行利用,則需要通過對儲存材料加能,使得儲存化學(xué)過程進行逆反應(yīng),分解氫化物,釋放出氫原子后,再結(jié)合成氫分子。
氫能源儲存材料對氫能源的儲存性能遠遠高于物理氣瓶儲存效率,且儲存的化學(xué)穩(wěn)定性也能得到保障。
粉末冶金技術(shù)能夠有效制備氫能源儲存材料,并在制造過程中加入特定的稀有金屬,能夠?qū)崿F(xiàn)儲存效率和儲存穩(wěn)定的雙提高。
05、粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用意義
新興能源的開采可以有效降低能源的浪費程度、更有效地保護環(huán)境,從而有利于可持續(xù)發(fā)展,但是在實際的應(yīng)用時仍具備著很多缺陷和不足。
粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用,使得能源開采的安全度提高、有效利用率和不同新型能源之間的轉(zhuǎn)化程度也被有效提升,目前成為新能源材料開采和使用中的熱門技術(shù)。
粉末冶金技術(shù)在太陽能材料、燃料電池材料、風(fēng)能材料、儲氫材料等新型能源材料中都能得到有效、有針對性的應(yīng)用,從而提高不同能源之間的轉(zhuǎn)化率、減少了能源浪費,降低了能源開采和利用的難度。
粉末冶金技術(shù)在新能源材料的開發(fā)應(yīng)用中,具有極大的發(fā)展?jié)摿Α4罅Πl(fā)展粉末冶金技術(shù),使之在新能源開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域中不斷拓展,發(fā)揮其在新能源可持續(xù)發(fā)展中的保障作用。