稀土在能源環保中的應用

董潤澤

[摘 ?要]隨著全球經濟水平的不斷提高，人們的物質追求也越來越多，急劇增加的物質需求量會使環境污染和能源緊缺問題越來越突出，人們在追求物質享受的同時，也要尊重大自然饋予我們的物質，有效利用大自然，積極開發新能源，將環境保護和節能減排落到實處，這是我們面臨噬待解決的大問題和大挑戰。本篇文章從稀土資源在能源環保方面的應用入手，對稀土應用的環保價值和意義做了相關研究，并提出一些建設性建議以達到能源環保應用的最大化。

[關鍵詞]稀土;能源環保;應用;節能

中圖分類號：O614.33 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0186-01

由于人們日益增加的物質需求，使得能源緊缺問題越來越嚴重，能源緊缺又會給環境污染帶來間接影響，所以，環境保護的關鍵問題在于如何有效利用能源，節約能源，我國在能源利用方面的政策是開源和節能，開源，積極開發新能源，節能，節約有限能源，只有兩者有機結合，才能真正解決能源緊缺的問題。只是一味的開發新能源而不節約高效利用能源并不能滿足現今物欲橫流的社會，甚至會帶來負面的環境污染問題，而僅僅在現狀的基礎上節流，不去挖掘更加環保的新能源，也只能是坐吃山空，所以開源和節能要齊頭并進，兩手都要抓，兩手都要硬，才能緩解日益嚴重的能源緊缺問題。稀土作為一種新能源的誕生，稀土元素的特殊結構使得它具有許多獨特的性能，對能源環保有著非常重要的作用和利用價值。

首先稀土儲氫材料和氫能源的開發與利用的研究，是當今能源環保的一大課題，氫能源的獨特性能包括潔凈、無毒、無污染，且資源豐富，提取便利，利用率高等優點，所有的物質都有其兩面性，氫能源也不例外，它就像把雙刃劍，也有其難以攻克的問題，例如氫能源容易氣化、著火、爆炸，危險系數較高，而且氫能源的儲存和運輸也是一大難題，這些都是氫能源開發和利用的制約因素。稀土鑭鎳合金也是氫能源開發和利用的重要合成體，在氫能源的開發 中發揮著重要的作用。

氫能源有三種儲存方式，即先進行壓縮，然后存儲在高壓容器之中;或對氫氣進行液化，然后存儲于絕熱容器之中;或與其他金屬及合金合成后，以固體氫氣化合物的形式進行儲存。三種存儲方法中，以固體氫化物的形式進行存儲是用儲氫材料吸附于氫氣中，就像海綿吸水原理一樣，這種存儲效率最高，而且合成氫化物方式簡便，安全系數高，而且氫能源在儲存前后性能不變，因此此存儲方式是現今為止最為理想的存儲方式，最好的儲氫材料，而且在現實生活中利用也較為普遍和廣泛。例如電瓶車，就是以儲氫材料存儲氫能源作為電瓶車燃料，節能環保，真正做到“零”排放。

氫能源的提取過程也是研究的重點，怎樣才能提取出純度高的氫能源，科研工作者也做出極大地努力，最后發現，稀土儲氫材料可以經過吸收和釋放氫能源的過程提純和回收氫氣，而且提純度高，回收率高，僅僅需要一次吸收循環就可以把四個九提純到七個九的超純氫，足以說明此方法的提純效果非常好，回收利用率非常高。

稀土氫能源在用于制造鎳氫電池、燃料方面應用較為廣泛，例如可以用一些稀土合金取代鎘來做成電池的陰極材料，從而制作出鎳氫電池。這種電池的工作原理是當電池充滿電時會產生氫能源，從而被電極吸收得到稀土合金物，電池在放電過程中金屬氫化物所釋放的氫能源就會被氧化成水，稀土儲氫合金電極有諸如以下優點被廣為應用，極易被活化、平坦的充電曲線以及抗中毒性能優越等，所以是最為理想的儲氫材料。稀土儲氫合金電極制成的鎳氫電池與普通的鎳鎘電池相比，具有儲電容量大、安全無毒、無污染以及使用壽命相對較長等優點，因此被人稱之為“綠色電池”。

稀土在節能光學材料中的應用也較為廣泛。首先什么叫做稀土發光材料？是指在所有的發光材料中，無論是基質還是激活劑或敏化劑等材料，只要其中含有稀土元素，都被統稱為稀土發光材料。稀土發光材料在節能方面做出巨大貢獻，應用如下：熒光燈的制造就是利用了稀土元素，其中紅、綠、藍三種基本色調的熒光粉就是將稀土元素作為主要成分的，運用稀土元素制作的熒光燈屬于高效節能燈，它相比普通的白熾燈節能效果好，節能率能夠達到80%，這種效果已經相當可觀，而且它還具備許多獨特性能，例如照明度高、顯色度好、使用壽命長、結構嚴謹而且辨別率高，不失真，是當今能源日益緊缺的人類的福音，在人們日常生活和生產中發揮著舉足輕重的作用。稀土元素在夜光材料中也有著重要應用，現在新興的一種無燈絲燈泡就是利用了稀土技術、納米技術制作而成，這種產品最大的特點是具備超長的使用壽命，從這一點出發，就能夠帶來極大的能源節省效益，其次綠色環保，且高效節能，因此成為一種先進的新型光源，它的耗電率相比普通的白熾燈非常低，僅僅是白熾燈的六分之一，也就是說白熾燈照明一小時，相當于無燈絲燈泡照明六小時，節能效果如此之好，而且無燈絲燈泡在工作時啟動很快、不會出現頻閃現象，抗沖擊力較好，即使在特殊情況之下連續進行開關燈操作也不會對無燈絲燈泡造成損害，特別適合現在一些聲控燈、光控燈的安裝。現在人們對于夜光物品的需求量不斷增加，因為夜光物品使用較為便利，藝術欣賞價值較高，所以將稀土技術運用于夜光物品上帶來的節能經濟效益也是不可估量的。某些稀土元素可以將日光照射的能量加以吸收，并儲存起來，然后以發光的形式慢慢釋放出來，所以即使在無光照的夜晚仍然可以發出可見光，而它的發光時間與材料的性能相關，一些熒光物品都能夠達到十二小時以上，可以用它制作街道路標、門牌標號以及安全消防標志等等，由于它熒光發光率高、強度高、延長時間長等優點，所以具有廣闊的應用前景。

稀土元素在永磁材料中的應用也較為廣泛，是一種重要的節能環保材料。永磁材料也應用于人們日常生活中的許多方面，例如稀土永磁電機，用稀土永磁體制成的電機磁體體積較小，占用空間少，所以損耗小而且不發熱，大大提高了永磁電機的工作效率。同樣體積大小、同等重量的永磁電機所輸出的功率可以增加百分之五十以上，而同樣輸出功率的永磁電機體積、重量能夠減小百分之三十以上，因此更加節能環保，同時也增加了設計的靈活性。磁懸浮列車的速度快、安全系數高、承載量大等優點已經被大眾廣為人知，多數人們出行也將磁懸浮列車列為最佳選擇，方便快捷，安全可靠。磁懸浮列車也是利用稀土技術制造而成，在列車現有的鐵路軌道兩側安裝一個特制的硅鋼片，并在車廂底架上安裝磁體，通過兩者的強大的相互排斥力來支撐車身懸浮，從而極速前進。磁懸浮列車由于沒有摩擦，大大節約了能源，而且幾乎沒有噪音，維修簡單，成本較低，將成為未來新興且廣泛利用的交通工具。

【總結】稀土資源除了以上筆者所描述的性能及應用外，還有許多未知的領域等待著人們去開發和探索，這也是未來新興能源的主要發展方向，引導科研工作者去不斷創造、不斷追尋，國際上將稀土稱之為21世紀的新興材料寶庫，足以見得稀土材料的獨特性能已經占據新興能源的重要位置，我國稀土資源豐富，這也為其在能源環保中將起的越來越大的作用提供了有利條件。

參考文獻

[1] 易師，劉榮麗.稀土催化劑在環保領域中的研究和應用[J].中國環保產業，2014，10：30-33.

[2] 徐嘉.稀土催化材料在能源環境領域中的應用探討[J].科技創業家，2014，07：199.

[3] 奚正平，湯慧萍，朱紀磊，張健.金屬多孔材料在能源與環保中的應用[J].稀有金屬材料與工程，2006，S2：413-417.

[4] 王武平.我國稀土產業環境分析及對策研究[D].天津大學，2005.

[5] 彭文嵐，王廣建，孫宗彬.微藻在能源、環保及食品保健中的應用[J].化工科技市場，2010，02：18-21.