今天小編分享的社會經驗:全球競逐的新焦點!中國,率先量產!,歡迎閱讀。
材料
被稱作發明之母、工業糧食
材料的研制水平和產業化規模
直接決定了
一個國家的制造實力和裝備水平
中央廣播電視總台财經節目中心大型工業紀錄片《棟梁之材》,聚焦材料這一大國競争的利器、企業競争的法寶、美好生活的支撐,凝聚近 20 位頂級材料科學家、院士的智慧和心血,首次以全景式的視角和史詩般的格局,對支撐中國制造高質量發展的材料產業體系進行了一次深入的探訪、立體的呈現和全面的展示。
大型工業紀錄片《棟梁之材》7 月 17 日至 20 日,7 月 24 日至 25 日,每天 19:43 在 CCTV-2 央視财經頻道播出。今晚播出第五集《随源開智》,為您講述材料科技創新如何助力綠色發展與能源變革。
中國,率先将鈣钛礦發電玻璃推向量產!
鈣钛礦是太陽能發電家族的年輕成員,但它僅用了 10 年的時間便走完了晶體矽 40 年走過的路,實驗室轉化率從 3.8% 飛速進化到 25% 以上。原料豐富,成本低廉,業内認為鈣钛礦最有可能颠覆晶矽光伏材料。鈣钛礦由此走紅并被寄予厚望,成為全球太陽能發電領網域最新競逐的焦點。
進入全球最大尺寸的鈣钛礦發電玻璃產線,碘化鉛、碘甲胺等原材料混入特殊的溶劑,以每分鍾 180 轉的轉速均勻混合,得到的金黃色的液體就是鈣钛礦的雛形。
模拟不同的光照條件,鈣钛礦發電玻璃的轉換效率可達 18%。中國成為世界上率先将鈣钛礦發電玻璃推向量產的國家。
揭秘!這種材料,為什麼被稱為 " 挂在牆上的油田 "?
安徽蚌埠,擁有世界上單體規模最大的光伏建築一體化項目。12 萬平方米建築表面,覆蓋了 68079 塊發電玻璃。僅這一棟建築,每年可以發電超過 1100 萬千瓦時,可以節約燃煤約 4700 噸,減排二氧化碳 1.06 萬噸。
這種發電玻璃,被譽為 " 挂在牆上的油田 "。它們能夠發電的秘密,隐藏在玻璃表面 3 微米厚的銅铟镓硒薄膜上。
當太陽照射時,薄膜内部會產生電子運動,從而實現發電。這種薄膜的核心層由銅、铟、镓、硒四種元素組成,它們經過復雜的化學反應,能夠合成一種特殊的化合物,以高光學吸收半導體材料的身份承擔起光電轉換的重任。
如何将微米級厚度的薄膜均勻塗布在大尺寸玻璃基板上,是對新一代薄膜發電裝備提出的更高要求。
中國最大的銅铟镓硒發電玻璃產線,每年可以生產 300 兆瓦發電玻璃。一年的產量可以安裝在 200 萬平方米幕牆、屋頂上。發電 3.4 億千瓦時,足夠 10 萬個家庭使用一年。
在中國,太陽能發電方式已經多到超越想象,它們彼此互補,相得益彰,不僅為中國新型電力系統和新型能源體系的建設按下加速鍵,也必将為世界能源轉型貢獻中國力量。
現代煤化工,如何實現從 " 黑 " 到 " 白 " 的神奇嬗變?
據《山海經》記述,中國早在六七千年前就發現和使用煤。燃燒,是它最普遍的應用,劇烈氧化釋放的熱量,推動了動力變革,進而開啟了工業時代。
長久以來,煤炭極力地滿足人們的需求,足迹遍布全球。事實上,煤的碳氫比例通常在 1.5 到 1 左右,在石油、天然氣等眾多化石能源中煤的熱值較低,但含碳量明顯高于其他能源。這表明,我們聚焦煤炭的燃料屬性時,忽略了它還适合做材料。
國家能源集團副總工程師闫國春,用煤做原料生產化工產品,開辟了煤炭清潔高效利用新途徑。
通過復雜的化學反應,煤炭樸素黝黑的形象消失殆盡,顯現清澈透明。在催化劑的作用下,它神奇地結出晶體。通過催化,聚合,生成固态顆粒。白色顆粒再經過特殊的催化,終于成為 PGA(聚乙醇酸)。PGA 可不是一般的化學品,而是材料界的稀有物種。
利用 PGA(聚乙醇酸)可以生產許多塑料制品,阻隔性比傳統塑料高 10 倍以上,使用後的 PGA 制品,還可以在土壤、海水等環境中自然降解。
過去幾年,中國利用優勢煤炭資源,讓煤化工再度復出,煤制聚乙烯、聚丙烯樹脂顆粒等石油化工中熟悉的身影,經全自動化包裝線被源源不斷地送出車間。
中國人不僅激活了煤炭做材料的潛能,更拓寬了人類使用材料的邊界,未來,面向碳達峰、碳中和戰略目标,我們必将持續探索煤炭高效清潔利用新路徑。
戳視頻,讓我們一同見證煤從 " 黑 " 到 " 白 " 的傳奇!
取之不盡,用之不竭?
" 氫 " 裝上陣,如何大顯身手?
在地球起源中扮演了重要角色的氫元素,構成了宇宙四分之三的物質世界。
2 個世紀前,人類就關注到氫,并把這種取之不盡,用之不竭的資源當作能源使用。1807 年,瑞士人制造了使用氫氣的内燃機汽車,到 20 世紀 50 年代,氫能大量應用在航空航天領網域,我國的長征二号、三号、五号運載火箭,都用液氫作為燃料。
在碳中和背景下的今天,氫變得更加炙手可熱。因為氫混氧氣直接燃燒,熱值高于煤炭和石油,生成的產物僅僅是水。氫和氧同時進入燃料電池還可以發電。但危險與挑戰并存,氫氣易燃易爆,氫能的儲存運輸亟待解決。
材料科學家周少雄帶領團隊深耕這一網域,并将氫氣以固态的形式進行存儲。
肩負儲氫重任的是一種金屬粉末。氫氣既可以深入其原子間隙,與之形成化合鍵,也可以按照人們的旨意與之告别,前去發熱發電,這個過程僅在略高于室溫的條件下就可以完成。
對于中國人,存儲氫氣,不僅有一種選擇。
長約 10 米,直徑 50 厘米,厚度為 5 厘米的無縫鋼管,通過電磁感應系統完成初步加熱,管口的鋼材逐漸達到熔點。随後,噴槍開始工作。1000 攝氏度的高溫火焰如同利刃,耐心地将堅硬的線條打磨出均勻的弧度。10 分鍾後,瓶口已經成型。
像這樣的鋼制儲罐可以儲存氣态氫氣 300 立方米,足夠一輛汽車行駛 3000 公裡。但受到重量的限制,這種鋼瓶适用于工業冶金、加氫站等固定場所。便于攜帶的是另一種儲氫容器。
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稀土界的 " 黑馬 "!
铈,到底多神奇?
早在戰國時期,中國人就發現磁石能夠吸引鐵屑。如今,磁,早已無處不在。
永磁材料,是一類經過磁化就可以長久保持較強磁性的材料。磁性最強的永磁材料是稀土永磁材料。用永磁體開發的電機,高效又節能,人們對它青睐有加。裝配了 800 千瓦永磁同步牽引電機的高鐵,整車可以節能超過 12%,從北京到上海,單程節約用電超過 5000 度。不僅高鐵,在能源裝備上永磁電機同樣發揮巨大作用。可以說,稀土永磁材料被譽為節能時代的幕後英雄。
目前廣泛使用的稀土永磁材料是圍繞稀土 " 钕 " 開發的钕鐵硼永磁材料,但是钕儲量稀少并且價格較高。中國工程院院士李衛帶領團隊早已開始未雨綢缪。
李衛選中的是稀土界的一匹 " 黑馬 ",铈。
铈在地殼中的含量僅為 0.0046%,但卻是豐度最高的稀土元素。在世界稀土之都,白雲鄂博,铈的含量高達 50%。铈和钕相伴相生,卻比不上钕廣受追捧。據統計,我國每年閒置的稀土铈達數萬噸。
用富有的铈代替稀少的钕,不僅會大幅降低稀土永磁材料的成本,更大的意義在于,将極大地推動稀土永磁材料的可持續發展和稀土資源的平衡利用。
未來,物美價廉且性能優異的铈磁體将被用來制造各類器件,應用到交通、能源、電子信息、醫療、航空航天等裝備之中,為智能制造和節能減排發展綠色低碳經濟貢獻力量。
求木之長,必固其根本
欲廈之高,必勞其基礎
制造強國,必是材料強國