粉末冶金技术在新能源材料中的应用

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吉学伦

昆钢云煤能源安宁分公司 云南昆明 650302

摘要

随着经济发展速度,传统能源需求日益提高,而环境污染与破坏速度加快,导致能源越来越匮乏,能源成本投入持续增加。对于这一严峻形势,只有积极寻求低污染、可循环的新型能源才能够突破这一难题,保护环境,降低能源使用成本。积极开发粉末冶金技术,能够为新能源开发提供有效的合成技术与材料。对此,本研究重点分析了粉末冶金技术在新能源材料开发中的运用,旨在更好地指导研实践活动。


关键词

新能源;材料;粉末冶金技术

正文


随着科学技术日益成熟,人们日益关注环境危害这一严峻的问题。石油、煤矿等传统工业虽然有力地促进了经济社会发展,然而其所引起的环境污染问题备受关注。在这一需求下,全世界积极探寻低污染的新能源材料,且创新引用了粉末冶金技术,有力地保障国家可持续健康发展,且拥有一个良好的生态环境。

1粉末冶金技术的相关概念

对于粉末冶金技术而言,其是一种常见的金属冶炼技术,使用经验丰富,且随着这一技术的日益成熟,其科技含量也持续增长。现阶段所采用的粉末冶金技术则以传统粉末冶金技术为基础,同其他材料科学相结合,如热力、CAD设计学、物理学等技术,是现阶段性能优势最佳的一种材料冶炼技术[1]。对于粉末冶金而言,则是无需使用成块的矿材进行冶炼作业,将种类不同的粉末进行混合冶炼。这就好像西餐中所需食材牛肉,选择使用已经绞成粉末的牛肉粉制作牛肉粒或牛肉块,相比于传统加工方式,其优势十分明显,主要表现为:其一,相比于传统冶炼技术,粉末冶金技术选择材料的范围较广,不同类型的矿石、旧金属均可先制作成粉末,再开展冶炼作业,从而高效率使用了原材料[2];其二,因粉末可塑性较强,可在冶炼过程中添加其他类型的材料,所以相比于其他金属冶炼技术,这一技术成本投入相对较低,可能够保证所制作而成的金属制品(如齿轮、刀具)的性能更佳。

2粉末冶金技术在新能源材料中的应用

2.1粉末冶金技术在风能材料中的应用

我国拥有丰富的风能资源,且无污染[3]。对于风力发电机而言,其刹车片和永磁钕铁硼材料制作中均使用了粉末冶金技术,其直接关系到发电的可靠性与安全性能,也深刻影响了发电的效率与质量。对于风力涡轮发电机制动衬块而言,其具有高摩擦系数和低磨损率等特征,不管是在哪一种温度环境下均能够正常运行。针对永磁钕铁硼而言,系统永磁材料完全替代了传统永磁材料,且在钕铁硼烧结过程中添加了稀土粉,使用粉末冶金工业制作而成。

2.2粉末冶金技术在太阳能材料中的运用

采用粉末冶金技术制作而成的多晶硅薄膜,其已经完全替代了以往采用的光电的转化率不高、350~450μm 厚度、资源浪费严重的硅材料,有效解决了一直以来太阳能电池的攻克难题。同时,太阳能热点技术也巧妙地运用了粉末冶金技术。通过自然现象分析得知,太阳光被照射后便会出现大量的热量,然后采用太阳能光热技术广泛收集已经散失的热量,并将其加热产生水蒸气,再借助专业的设备生产出更多的电力,这里包含了太阳能收集的研发技术[4]。在太阳能热电制作中使用粉末冶金技术,首先拥有吸收板的制作中,积极采用光能较强的粉末来粘贴用粘剂色素的涂料,且将其制作成涂抹基板。对于太阳能而言,这一技术的运用价值显著,其不只是有效解决了吸收板吸热不强的情况,而且还提高了利用率,使用优势突出。

2.3粉末冶金技术在锂离子电池材料之中的应用

目前,凭借质量佳、能量密度大、高电压等各种优势,锂离子电池备受人们的喜爱,且因高性价比的优势广泛运用于各个行业中,如手提电脑、智能家居、智能手机等,国家也十分注重这一电池的发展,将其誉为目前经济与社会发展必不可少的新型能源之一[5]。同时,锂电子电池随着引入了各种新型技术,且发展方向日益优化。对于能源开发、新型电解质开发而言,粉末冶金技术发挥着至关重要的作用。据调查得知,在锂电子电池材料开发中运用粉末冶金技术,进一步提高了电池有效性能,延长了其使用时间。在开发利用新能技术时,人们借助粉末冶金技术可轻松地制作出超微粉末体,且通过反复的试验与测点,发现了锡基合金材料等锂离子电池负极材料。这一材料由于引用了粉末冶金技术而被研制出来,利用率高,且绿色生态,值得大规模积极开发与使用,有力地促进了锂电子电池工艺的发展速度,深刻地影响了新兴领域。

2.4粉末冶金技术在燃料电池材料中的应用

对于电磁正极材料而言,其可加快燃料出现氧化反应的速度[6]。对于电池正极制作,需要标准量的电子电导率,以此来有效地降低电阻。巧妙地借助电催化剂的功能,通过氧离子材料和燃料的化学反应,出现反应的过程中对高催化性能的要求较为严格,通过这一环节中燃料材料与氧离子材料出现一定的反应,从而产生所需电能。同时,电池正极材料必须确保在不同温度中也能够出现化学反应,且要求各物质保持不变,表层形状完好,以此来有效地降低同另外元之间的电阻接触概率。针对接触界面稳定性而言,热膨胀系数之间是否适宜尤为关键,且要求 SOFC化学反应中具有较强的耐化学腐蚀性。针对这一新型材料的开发而言,其不只是要满足以上所提到的条件,还需具有电磁材料的循环实用性、高效率等一系列特征。但是,能够符合以上要求的材料较少。而半金属元素构成的非晶金属材料同其他软磁材料有所材料,且这一新型能源在借助粉末冶金技术的基础上才得以开采与与运用,使用粉末冶金技术的其他软磁材料也能够被有效运用,所以有力地促进了新能源的开发与新领域的拓展。对此,在燃料电磁材料使用与开发中,粉末冶金技术发挥着不可替代的作用,无需过多的步骤便可有效地转化电能,且可有力地保障燃料电磁材料在化学反应过程中不变性,有效地降低了开发与利用能源的成本投入。

2.5粉末冶金技术在核材料中的有效运用

对于核能而言,其是一种可持续、清洁的能源,被认定了传统能源的替代性能源[7]。在核电产业发展过程中,核材料是重点,其任何技术的突破关键均在于核材料。核材料主要是重元素裂变反应堆、氢聚变反应堆所需材料。对于裂变反应堆而言,工业化、商业化特征明显,这也充分表明了核能运用上材料的重要性。积极引入粉末冶金技术,为核能使用提供了关键性材料,如高热流密度部件结构材料,在热核试验反应器中使用弥散强化铜作为散热器,冷却线和低环径比的托卡马克中心导体材料,均顺利地通过了热导率、强度、高温强度、种子辐射等测量活动,且逐渐形成了相关标准。

3结语

对于新能源的开发而言,其是可持续发展的关键路劲,可有效地控制碳排放量,避免大范围污染环境,提供多样化可使用的能源,从而降低其使用投入成本。随着新能源迅速发展,新能源材料发挥着至关重要的作用。同时,随着新能源研究的深入,粉末冶金技术得以更新与发展,为新能源发展提供了不可或缺、多样化的新能源材料,有力地促进了新能源行业的发展。

参考文献:

[1]刘伟.新能源材料粉末冶金技术探讨[J].世界有色金属,2020(15):4—5.

[2]黄守义.浅析粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].世界有色金属,2020(11):7—8.

[3]薛鹤猛,刘春雪.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].冶金与材料,2020,40(01):102+104.

[4]杨廷志.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].冶金管理,2019(19):4.

[5]叶常琼.基于新能源材料的粉末冶金技术实践分析[J].轻纺工业与技术,2019,48(07):41—42.

[6]郭远飞.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].世界有色金属,2019(10):16+18.

[7]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,2017,43(03):60+95.


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