粉末冶金技術在新能源材料中的應用

廖鳴廣

（河鋼唐鋼行政福利處，河北 唐山 063000）

一、引言

在我國，粉末冶金技術本身具有一段研究時間，在古代，人們就已經掌握了冶煉生鐵對應的技術。在18世紀的歐洲，粉末冶金技術主要是應用早鉑金的制造過程中，從而讓粉末冶金技術得到持續的推廣。隨著經濟的高速發展，粉末冶金技術也得到持續的提升，同時，伴隨著新型材料的不斷出現，在當前的材料領域之中，粉末冶金就成為不可或缺的技術。

二、新能源材料行業概述

（一）我國現階段能源情況簡介

人類的生存與發展都離不開能源，我國也是一個耗能大國，根據有關數據顯示，我國每年消耗能源的總量排在了世界前三位，所以唯有足夠的能源才能維持社會的穩定發展。但是目前來說，很多的能源都是不可再生資源，比如石油、天然氣、煤炭等，而且伴隨著它們的利用會帶來一系列的環境污染，因此我們迫切需要開發新能源。中國目前的能源構成主要分為三種：第一種是煤炭，占比約1/3；其次是石油，占比約1/5；第三種是其他的資源，且大部分來自水力發電等。我國消耗能源的速率遠超很多發達國家，比如美國消耗地煤炭只占能源消耗的1/10左右，而歐洲國家更少，只占5%。相比之下不難看出，我國是一個以煤炭為主的能源大國，其燃煤產生的污染物如硫化物、硫酸鹽、氮氧化物等，都是污染環境以及影響人類生活的污染來源，還有大量的煤渣以及固體廢棄物等，其處理成本較高，而且對生態環境也造成了極大的破壞。因此，新能源材料的開發利用已是迫在眉睫的問題。

（二）新能源材料的定義

新能源材料是指能實現新能源的轉化和利用以及發展新能源技術所需的關鍵材料。新能源材料是實現新能源生產利用的關鍵基礎，這里，我們主要根據新能源材料的具體應用新能源領域進行分類，包括太陽能、風能、核能、氫能、生物質能材料等等。其中，太陽能是最豐富的可再生資源，取之不盡用之不竭。模仿自然界中綠色植物光合作用過程將太陽能轉換為化學能形式儲存，又稱為“人工光合作用”。利用水將太陽能儲存下來尤其成為許多科學家長期追求的夢想，這涉及到兩個重要的因素：一是太陽能驅動水分解產氫，氫氣燃燒釋放能量過程只生成水，是一種環境友好的清潔能源。二是氫氣具有高的能量密度，是一種高效儲能形式。在能源供需矛盾日益凸顯，環境危機日益加劇的今天，研究高效光催化水分解制氫材料具有重要的現實意義。

三、粉末冶金技術在新能源材料中的應用

（一）在太陽能材料中的有效應用

太陽能是現代新型能源中最常見的一種優質能源，清潔、干凈、無污染等是其突出特點，在太陽能發熱，太陽能發電等項目中得到廣泛使用。這也是目前太陽能有效開發并發展壯大的兩大領域，其一叫做“光伏太陽能”，其二叫做“熱電太陽能”。基于光伏太陽能領域，主要部件是光伏電池，依賴光伏效應促進太陽能有效轉化為電能。太陽能光伏轉換效率就目前來說還比較偏低，這也阻礙了航空航天工業的發展。在粉末冶金技術的有效應用中，能進行薄膜太陽能電池的生產，并且還能顯著提升光電轉換率。吸收板的生產與粉末冶金技術密切相關，粉末冶金技術主要用于發揮粉末對顏料和粘合劑的作用。

（二）在風能材料中的應用

風能是我國新能源之一，應用范圍極廣，遍布我們生活和工業等各個領域，屬資源豐富的綠色能源。而粉末冶金技術在風能材料中的實踐應用，主要是制作風能發電材料，實現永磁釹鐵硼材料與風電機組材料的生產。這兩種材料的生產對風力發電運行設備的安全性、可靠性起到非常關鍵的作用，直接對發電效率產生影響。在風能發電機生產中，采用的是銅基粉末冶金技術，針對發電機制動片的摩擦系數和磨損率進行相應要求的生產，其運用銅基粉末冶金技術生產的制動片，導熱性能高，摩擦系數小，這些優點能夠使設備在惡劣的溫度環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。

（三）在儲氫材料中的運用

氫是一種典型的低碳、零碳、清潔能源。對于氫能系統而言，儲氫是關鍵點。基于儲氫方法，儲氫和運輸可分為氣體儲氫技術（壓縮氫，并將其存放于高壓容器中）、液態氫儲存技術（液化氫氣，將其存儲在隔熱容器中）、固體儲氫技術（固體儲氫方法，采取物理或化學的方法儲存氫和儲氫材料）。20世紀60年代，存儲氫的金屬和合金已被發現，被稱之為儲氫合金，擁有較強的捕獲氫的能力，能夠在一定的壓力、熱度的基礎上把氫分子分解成合金中的單個原子。這些氫原子進入“開槽銷”中的合金原子間的縫隙，并產生一定的化學反應，形成金屬氫化物。外觀是氫的大量“吸收”，并且能夠釋放出大規模的熱量。加熱這些金屬氫化物時，其再次被分解，且氫原子能夠結合形成氫分子，這些過程中均伴有較強的吸熱效應。無需過于關注儲氫合金的金屬原子之間的間隙，然而氫儲存能力明顯高于氫氣瓶，因其像海綿一樣能夠完全將氣缸中的氫氣排出。儲氫合金屬于一種最便捷、最理想的儲氫方法。

結束語

粉末冶金技術在新能源材料的開發應用中，具有極大的發展潛力。粉末冶金技術的突出優勢和創造性，占據了新能源材料發展和應用的核心地位。在新能源開發中，粉末冶金技術的工藝具有較高的經濟性，并且也大大地提高了生產效率。大力發展粉末冶金技術，使之在新能源開發應用領域中不斷拓展，發揮其在新能源可持續發展中的保障作用。