粉末冶金技术在新能源材料中的应用

廖鸣广

（河钢唐钢行政福利处，河北 唐山 063000）

一、引言

在我国，粉末冶金技术本身具有一段研究时间，在古代，人们就已经掌握了冶炼生铁对应的技术。在18世纪的欧洲，粉末冶金技术主要是应用早铂金的制造过程中，从而让粉末冶金技术得到持续的推广。随着经济的高速发展，粉末冶金技术也得到持续的提升，同时，伴随着新型材料的不断出现，在当前的材料领域之中，粉末冶金就成为不可或缺的技术。

二、新能源材料行业概述

（一）我国现阶段能源情况简介

人类的生存与发展都离不开能源，我国也是一个耗能大国，根据有关数据显示，我国每年消耗能源的总量排在了世界前三位，所以唯有足够的能源才能维持社会的稳定发展。但是目前来说，很多的能源都是不可再生资源，比如石油、天然气、煤炭等，而且伴随着它们的利用会带来一系列的环境污染，因此我们迫切需要开发新能源。中国目前的能源构成主要分为三种：第一种是煤炭，占比约1/3；其次是石油，占比约1/5；第三种是其他的资源，且大部分来自水力发电等。我国消耗能源的速率远超很多发达国家，比如美国消耗地煤炭只占能源消耗的1/10左右，而欧洲国家更少，只占5%。相比之下不难看出，我国是一个以煤炭为主的能源大国，其燃煤产生的污染物如硫化物、硫酸盐、氮氧化物等，都是污染环境以及影响人类生活的污染来源，还有大量的煤渣以及固体废弃物等，其处理成本较高，而且对生态环境也造成了极大的破坏。因此，新能源材料的开发利用已是迫在眉睫的问题。

（二）新能源材料的定义

新能源材料是指能实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所需的关键材料。新能源材料是实现新能源生产利用的关键基础，这里，我们主要根据新能源材料的具体应用新能源领域进行分类，包括太阳能、风能、核能、氢能、生物质能材料等等。其中，太阳能是最丰富的可再生资源，取之不尽用之不竭。模仿自然界中绿色植物光合作用过程将太阳能转换为化学能形式储存，又称为“人工光合作用”。利用水将太阳能储存下来尤其成为许多科学家长期追求的梦想，这涉及到两个重要的因素：一是太阳能驱动水分解产氢，氢气燃烧释放能量过程只生成水，是一种环境友好的清洁能源。二是氢气具有高的能量密度，是一种高效储能形式。在能源供需矛盾日益凸显，环境危机日益加剧的今天，研究高效光催化水分解制氢材料具有重要的现实意义。

三、粉末冶金技术在新能源材料中的应用

（一）在太阳能材料中的有效应用

太阳能是现代新型能源中最常见的一种优质能源，清洁、干净、无污染等是其突出特点，在太阳能发热，太阳能发电等项目中得到广泛使用。这也是目前太阳能有效开发并发展壮大的两大领域，其一叫做“光伏太阳能”，其二叫做“热电太阳能”。基于光伏太阳能领域，主要部件是光伏电池，依赖光伏效应促进太阳能有效转化为电能。太阳能光伏转换效率就目前来说还比较偏低，这也阻碍了航空航天工业的发展。在粉末冶金技术的有效应用中，能进行薄膜太阳能电池的生产，并且还能显着提升光电转换率。吸收板的生产与粉末冶金技术密切相关，粉末冶金技术主要用于发挥粉末对颜料和粘合剂的作用。

（二）在风能材料中的应用

风能是我国新能源之一，应用范围极广，遍布我们生活和工业等各个领域，属资源丰富的绿色能源。而粉末冶金技术在风能材料中的实践应用，主要是制作风能发电材料，实现永磁钕铁硼材料与风电机组材料的生产。这两种材料的生产对风力发电运行设备的安全性、可靠性起到非常关键的作用，直接对发电效率产生影响。在风能发电机生产中，采用的是铜基粉末冶金技术，针对发电机制动片的摩擦系数和磨损率进行相应要求的生产，其运用铜基粉末冶金技术生产的制动片，导热性能高，摩擦系数小，这些优点能够使设备在恶劣的温度环境下也能进行有效地使用。永磁钕铁硼材料的使用，将新型的永磁材料替代了传统的永磁材料，其材料的制作就是运用加入稀土粉的粉末冶金工艺制成的。

（三）在储氢材料中的运用

氢是一种典型的低碳、零碳、清洁能源。对于氢能系统而言，储氢是关键点。基于储氢方法，储氢和运输可分为气体储氢技术（压缩氢，并将其存放于高压容器中）、液态氢储存技术（液化氢气，将其存储在隔热容器中）、固体储氢技术（固体储氢方法，采取物理或化学的方法储存氢和储氢材料）。20世纪60年代，存储氢的金属和合金已被发现，被称之为储氢合金，拥有较强的捕获氢的能力，能够在一定的压力、热度的基础上把氢分子分解成合金中的单个原子。这些氢原子进入“开槽销”中的合金原子间的缝隙，并产生一定的化学反应，形成金属氢化物。外观是氢的大量“吸收”，并且能够释放出大规模的热量。加热这些金属氢化物时，其再次被分解，且氢原子能够结合形成氢分子，这些过程中均伴有较强的吸热效应。无需过于关注储氢合金的金属原子之间的间隙，然而氢储存能力明显高于氢气瓶，因其像海绵一样能够完全将气缸中的氢气排出。储氢合金属于一种最便捷、最理想的储氢方法。

结束语

粉末冶金技术在新能源材料的开发应用中，具有极大的发展潜力。粉末冶金技术的突出优势和创造性，占据了新能源材料发展和应用的核心地位。在新能源开发中，粉末冶金技术的工艺具有较高的经济性，并且也大大地提高了生产效率。大力发展粉末冶金技术，使之在新能源开发应用领域中不断拓展，发挥其在新能源可持续发展中的保障作用。