试论粉末冶金技术在新能源材料中的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘    要：工业化的不断推进、社会的高度发展，都给能源开发带来了新的挑战，只依靠现有的能源很难有效的满足社会需求。在这种情况下，本文就從粉末冶金技术的特征入手，而后分别对粉末冶金技术在风能材料中的应用、在太阳能技术中的应用、在其他新能源材料中的应用等进行了简单的分析。
　　关键词：粉末冶金技术;新能源材料;风能材料
　　1  引言
　　可持续发展、长远稳定发展，是目前我国的主要发展目标，只有解决好能源紧缺的问题，才能在世界能源市场日益紧俏、能源危机越来越严重的时代背景下求生存、谋发展。中国的新能源材料开发及制造业一直以来都存在一定的薄弱之处，这带来了一系列的问题和隐患。而粉末冶金技术的出现和发展，则充分利用了现代科技的优势，使新能源材料的开发和制造取得了新的突破。
　　2  粉末冶金技术特征
　　粉末冶金技术的出现时间已经比较长，它可以说是一种以传统冶金技术为基础、对不同现代学科进行整合利用，最终达到巨大应用优势的新型冶炼技术。粉末冶金针对的是粉末状矿石，在过去的冶金技术之下，工人需要对块状的矿石进行提炼后再行冶炼，这种技术的问题在于，提炼块状矿石的难度比较大、且利用率相对比较低，很容易出现材料浪费的问题。然而在粉末冶金技术的作用之下，金属资源的利用率得到了有效的提高，避免了过去资源浪费的问题。同时，块状的矿石原料往往需要进行露天堆放，除了会对环境造成不良影响之外，其自身的性质也会在与空气和水分接触的过程中发生变化，不利于后续的提炼和冶炼。在这种情况下，对冶金技术进行调整和改善十分重要，必须要尽快认识到冶金技术更新换代的必要性，让每一种材料都能充分发挥作用、提高资源的利用效率，从而达到降低成本、提高效益的目标。借助现代化的粉末冶金技术，可以实现对废弃矿石、旧金属材料的回收再利用，避免了资源的不必要废弃，有助于推动中国经济社会稳定的、长期的、可持续发展。除此之外，粉末冶金技术的优势还在于其可塑性强，可以根据新能源材料的实际需求，向其中添加不同的材料，从而达到提升和平衡最终材料性能的目标。
　　3  粉末冶金技术在新能源材料中的应用
　　3.1  粉末冶金技术在风能材料中的应用
　　中国的国土面积广大，包含有多种多样的地形地貌、纵向跨越多个气候带，这就使得我国的风力能源十分丰富且可以无限再生，风能是一种不会对环境造成污染的新型能源。利用风能发电是近年来科技人员研究的重点，而风能发电材料则恰好可以利用粉末冶金技术进行冶炼，常见的风能发电材料主要包括风电机组中的制动片和永磁钕铁硼材料，这两种材料是风力发电机中的重要组成部分，它们的质量和安全性决定了风力发电机的最终效果。风能发电机的制动片必须要能够承受更大的摩擦力、且具备更大的摩擦系数，力学性能也必须要过硬，才能承受风力发电制动所需要的制动能量。目前我国的风力发电机制动片利用的是铜基粉末所制成的金属材料，这种制动片具有导热性能优良、机械性能优越等特征，在温度比较特殊的时候依旧能够发挥应有作用，从这个角度来说粉末冶金技术的使用有效的提升了风力发电机的使用时长。而针对永磁钕铁硼材料来说，我们正在研究利用稀土永磁材料进行制造的技术，其中也同样涉及到了粉末冶金技术的使用，粉末冶金技术在风力发电材料中的应用效果可见一斑。
　　3.2  粉末冶金技术在太阳能中的应用
　　太阳能同样是二十一世纪最优质、最广为人知的清洁能源之一，也具有可以无限再生的特点，商用价值和开发潜力都十分可观，近几年光电太阳能和热电太阳能技术都进入了发展的高峰期。就以光电太阳能来说，在光电太阳能技术当中，最不可或缺的就是太阳能光电池，它实际上是一种借助光伏效应运行的半导体二极管，能够有效的把太阳能转化成电能，因而可以说光电池的光电转化率决定了光伏太阳能未来的发展毫不为过。然而问题在于，在过去的很长一段时间内，太阳能电池的光电转化率比较有限，这对于我国太阳能产业的发展十分不利。而在粉末冶金技术与太阳能电池材料制作相结合以后，薄膜太阳能电池的性能越来越优越，有效的提升了光电太阳能技术的使用效益。过去的晶体硅太阳能电池所用原料为350um～450um的优质硅，在光电转化率和材料利用率等性能上有一定的短板，而利用粉末冶金技术制造出的多晶硅薄膜，则有效的解决了这些问题，从根本上提升了光电太阳能技术的应用效果。
　　3.3  粉末冶金技术在其他新能源材料中的应用
　　上文中我们简单阐述了太阳能技术新型材料和风能新型材料中，粉末冶金技术的应用方式及方向，除了这些之外，粉末冶金技术在核能开发、锂电池制造等方面同样有着不可忽视的应用效果。以锂电池与粉末冶金技术的结合为例来说，锂电池中的新型电解质、重量能量密度等都和粉末冶金技术有着紧密关系，利用超微粉末制造纳米晶体材料和纳米管，就能够提升锂电池的充电速度、延长锂电池的使用时长。可以说目前我国的移动电脑、手机、电动汽车等产业的发展，都离不开粉末冶金技术制造的第二代锂电池。而在核能开发方面，粉末冶金技术的应用同样十分广泛，在铍的制备方面粉末冶金技术有着不可替代的积极作用，这提升了真空热压和半成品加工的质量。整体来说，粉末冶金技术不仅仅在风能材料和太阳能材料方面能够发挥积极作用，还能够在其他新能源材料的制造中扮演重要角色，因此在今后的工作中我们有必要对粉末冶金技术进行进一步的研究，争取找到更加有效的、更加便利的粉末冶金技术应用方向。
　　4  结束语
　　粉末冶金技术的应用，给我国的新能源材料发展带来了重要的、不可忽视的推动效应，带动了整个产业、乃至于我国能源体系的更新换代。其与太阳能产业、风能产业的结合所产生的积极效应已经被认可，而在未来的尝试中，我们必将找到更多粉末冶金技术在新能源材料中的应用渠道。
　　参考文献：
　　[1] 陈学文.泡沫铝粉末冶金制备工艺研究[J].世界有色金属，2019（23）：1～4.
　　[2] 杨廷志.现代粉末冶金材料与技术进展[J].中国金属通报，2019（12）：10～11.
　　[3] 黄伯云，韦伟峰，李松林，张立，李丽娅，刘锋，李瑞迪.现代粉末冶金材料与技术进展[J].中国有色金属学报，2019（9）：1917～1933.
　　[4] 赵品钦.粉末冶金技术在新能源材料中应用分析[J].化工设计通讯，2017（3）：60+95.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15259713.htm