新能源材料論文

1、新能源材料展觀當(dāng)今世界，隨著人類對(duì)傳統(tǒng)資源如煤礦等的過度開采和利用，引發(fā)了一些環(huán) 境污染問題，也引起了社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注，如今，能源問題已成為全球關(guān) 注的重大問題。各大國(guó)在經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，也在競(jìng)爭(zhēng)著對(duì)新能源的開發(fā)及利用。 因而，為了使人類更加合理地利用自然資源，同時(shí)也為了國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展，新 能源材料的研發(fā)已經(jīng)成為國(guó)家科技戰(zhàn)略的基本內(nèi)容。新能源是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，主要包括太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、 海洋能以及由可再生能源衍生出的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量。新能源材料是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到 的關(guān)鍵材料。新能源材料主要包括：太陽(yáng)能電池材料、鎳氫電池材料、鋰

2、離子電 池材料、反應(yīng)堆核能材料。一、光伏材料太陽(yáng)能光伏材料是目前我國(guó)正大力發(fā)展的新能源材料。光伏材料是能將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料。光伏材料又稱太陽(yáng)電 池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能。可做太陽(yáng)電池材料的材料有單晶 硅、非晶硅、多晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。其中單晶硅、 多晶硅、非晶硅材料已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。我國(guó)財(cái)政部現(xiàn)已出臺(tái)十大措施助力光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，其中一條是”金太陽(yáng)工程 ”。該工程的重點(diǎn)內(nèi)容將是以國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼的形式，支持國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)的啟動(dòng)， 計(jì)劃在近2-3年的時(shí)間內(nèi)，在全國(guó)建立500兆瓦的光伏發(fā)電示范項(xiàng)目。除此之 外，光伏電站和光伏并網(wǎng)發(fā)電等項(xiàng)目，都將成為“金

3、太陽(yáng)”工程補(bǔ)貼的重點(diǎn)。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)著名的太陽(yáng)能公司有無錫尚德，江西賽維 LDK，保定天威 英利，晶澳太陽(yáng)能，浙江昱輝。然而太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)依然面臨著挑戰(zhàn)：如何進(jìn)一步降低材料成本和提 高轉(zhuǎn)換效率，使太陽(yáng)電池的電力價(jià)格與火力發(fā)電的電力價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從而為 更廣泛更大規(guī)模的應(yīng)用創(chuàng)造條件。二、反應(yīng)堆核能材料2050反應(yīng)堆核能材料以鈾、氘、氚為代表。其中鈾是高能量的核燃料，1千克鈾可供利用的能量相當(dāng)于燃燒噸優(yōu)質(zhì)煤。雖然陸地上鈾的儲(chǔ)藏量并不豐富，且分布不均勻，只有少數(shù)國(guó) 家擁有，然而在海水中，卻含有豐富的鈾礦資源。海水中溶解的鈾有45億噸，然而海水中含鈾的濃度很低，1000噸海水只含有3克鈾。要從海水中 提取鈾

4、，需要處理大量海水，技術(shù)工藝十分復(fù)雜。其中海水提鈾的主要方 法是吸附法、共沉法、氣泡分離法以及藻類生物濃縮法等。氘和氚都是氫的同位素。它們的原子核在一定的條件下，互相碰撞聚合 成較重的原子核-氦核，同時(shí)釋放巨大的核能。氘-氚反應(yīng)時(shí)能放出1780 萬電子伏特的能量。然而氘-氚的核聚變反應(yīng)，需要在上千萬度乃至上億度 的高溫條件下進(jìn)行。這樣的反應(yīng)，已經(jīng)在氫彈上得以實(shí)現(xiàn)。但是用于生產(chǎn) 目的的受控?zé)岷司圩冊(cè)诩夹g(shù)上還有許多難題，需待科學(xué)家們?nèi)ソ鉀Q。核能的應(yīng)用如今已十分成熟，世界各地主要應(yīng)用核能發(fā)電，火力發(fā)電。我國(guó)的核能發(fā)電如今已被三家公司壟斷：中國(guó)廣東核電集體有限公司、中國(guó)核 工業(yè)集團(tuán)公司、中國(guó)電力投資集

5、團(tuán)公司。三、鎳氫電池材料鎳氫電池由氫氧化鎳正極、儲(chǔ)氫合金負(fù)極、電解液等組成。儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料主要包括AB5型稀土鎳系儲(chǔ)氫合金、AB2型儲(chǔ)氫合金、Laves 相合金。鎳氫電池是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中使用最為廣泛的綠色環(huán)保電池之一，具有單體容 量大、放電特性平穩(wěn)、通用性強(qiáng)、發(fā)熱量小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是體積大、自身重量大。鎳氫電池標(biāo)稱電壓1.2V，在充足電的情況下可達(dá)1.35V，與普通AA類堿性 電池電壓相近，基本上可以通用，鎳氫電池的放電特性非常好，放電曲線也非常 平滑，到電力快要消耗完時(shí)，電壓突然跌落，這一點(diǎn)接近于鎳銘電池，但是瞬間 放電電流不如鎳銘電池。另外，鎳氫電池采用無汞設(shè)計(jì)，這對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重 大意

6、義。同鎳銘電池一樣，鎳氫電池也采用化學(xué)物質(zhì)的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)充電與放電過 程。所以在充放電過程中，電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量氣體，電池內(nèi)部的壓力相對(duì)較大， 因此，鎳氫電池都設(shè)計(jì)有排氣用的排氣孔，防止因內(nèi)部壓力過大發(fā)生爆炸。目前 我們所接觸到的GP系列電池，之所以看不到排氣孔，是因?yàn)殡姵仨敳堪惭b有一 個(gè)圓形的塑料片，用來防止異物堵塞排氣孔和防止正極帽同負(fù)極的外殼短路。目前鎳氫電池已進(jìn)入成熟期，主要應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車上。例如我國(guó)長(zhǎng)春一 汽、東風(fēng)電動(dòng)車輛股份有限公司和長(zhǎng)安汽車等單位在其開發(fā)的混合動(dòng)力轎車、混 合動(dòng)力客車中，大多使用了鎳氫動(dòng)力電池。四、鋰離子電池材料目前鋰離子電池的負(fù)極材料以碳質(zhì)材料為主，包括中間性炭微球和改性天然 石墨等，鋰離子電池正極材料主要為L(zhǎng)iCo02,同時(shí)LiMn204, LiFePO4和鋰鎳鉆錳 氧化物等新型正極材料也在開發(fā)和應(yīng)用過程中。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)有：工作電壓高；比能量高；循環(huán)壽命長(zhǎng)；自放電?。挥?憶效應(yīng)?。粚?duì)環(huán)境無污染。我們平時(shí)所使用的手機(jī)電池、筆記本電池都是鋰離子電池，鋰離子