今天小编分享的社会经验:全球竞逐的新焦点!中国,率先量产!,欢迎阅读。
材料
被称作发明之母、工业粮食
材料的研制水平和产业化规模
直接决定了
一个国家的制造实力和装备水平
中央广播电视总台财经节目中心大型工业纪录片《栋梁之材》,聚焦材料这一大国竞争的利器、企业竞争的法宝、美好生活的支撑,凝聚近 20 位顶级材料科学家、院士的智慧和心血,首次以全景式的视角和史诗般的格局,对支撑中国制造高质量发展的材料产业体系进行了一次深入的探访、立体的呈现和全面的展示。
大型工业纪录片《栋梁之材》7 月 17 日至 20 日,7 月 24 日至 25 日,每天 19:43 在 CCTV-2 央视财经频道播出。今晚播出第五集《随源开智》,为您讲述材料科技创新如何助力绿色发展与能源变革。
中国,率先将钙钛矿发电玻璃推向量产!
钙钛矿是太阳能发电家族的年轻成员,但它仅用了 10 年的时间便走完了晶体硅 40 年走过的路,实验室转化率从 3.8% 飞速进化到 25% 以上。原料丰富,成本低廉,业内认为钙钛矿最有可能颠覆晶硅光伏材料。钙钛矿由此走红并被寄予厚望,成为全球太阳能发电领網域最新竞逐的焦点。
进入全球最大尺寸的钙钛矿发电玻璃产线,碘化铅、碘甲胺等原材料混入特殊的溶剂,以每分钟 180 转的转速均匀混合,得到的金黄色的液体就是钙钛矿的雏形。
模拟不同的光照条件,钙钛矿发电玻璃的转换效率可达 18%。中国成为世界上率先将钙钛矿发电玻璃推向量产的国家。
揭秘!这种材料,为什么被称为 " 挂在墙上的油田 "?
安徽蚌埠,拥有世界上单体规模最大的光伏建筑一体化项目。12 万平方米建筑表面,覆盖了 68079 块发电玻璃。仅这一栋建筑,每年可以发电超过 1100 万千瓦时,可以节约燃煤约 4700 吨,减排二氧化碳 1.06 万吨。
这种发电玻璃,被誉为 " 挂在墙上的油田 "。它们能够发电的秘密,隐藏在玻璃表面 3 微米厚的铜铟镓硒薄膜上。
当太阳照射时,薄膜内部会产生电子运动,从而实现发电。这种薄膜的核心层由铜、铟、镓、硒四种元素组成,它们经过复杂的化学反应,能够合成一种特殊的化合物,以高光学吸收半导体材料的身份承担起光电转换的重任。
如何将微米级厚度的薄膜均匀涂布在大尺寸玻璃基板上,是对新一代薄膜发电装备提出的更高要求。
中国最大的铜铟镓硒发电玻璃产线,每年可以生产 300 兆瓦发电玻璃。一年的产量可以安装在 200 万平方米幕墙、屋顶上。发电 3.4 亿千瓦时,足够 10 万个家庭使用一年。
在中国,太阳能发电方式已经多到超越想象,它们彼此互补,相得益彰,不仅为中国新型电力系统和新型能源体系的建设按下加速键,也必将为世界能源转型贡献中国力量。
现代煤化工,如何实现从 " 黑 " 到 " 白 " 的神奇嬗变?
据《山海经》记述,中国早在六七千年前就发现和使用煤。燃烧,是它最普遍的应用,剧烈氧化释放的热量,推动了动力变革,进而开启了工业时代。
长久以来,煤炭极力地满足人们的需求,足迹遍布全球。事实上,煤的碳氢比例通常在 1.5 到 1 左右,在石油、天然气等众多化石能源中煤的热值较低,但含碳量明显高于其他能源。这表明,我们聚焦煤炭的燃料属性时,忽略了它还适合做材料。
国家能源集团副总工程师闫国春,用煤做原料生产化工产品,开辟了煤炭清洁高效利用新途径。
通过复杂的化学反应,煤炭朴素黝黑的形象消失殆尽,显现清澈透明。在催化剂的作用下,它神奇地结出晶体。通过催化,聚合,生成固态颗粒。白色颗粒再经过特殊的催化,终于成为 PGA(聚乙醇酸)。PGA 可不是一般的化学品,而是材料界的稀有物种。
利用 PGA(聚乙醇酸)可以生产许多塑料制品,阻隔性比传统塑料高 10 倍以上,使用后的 PGA 制品,还可以在土壤、海水等环境中自然降解。
过去几年,中国利用优势煤炭资源,让煤化工再度复出,煤制聚乙烯、聚丙烯树脂颗粒等石油化工中熟悉的身影,经全自动化包装线被源源不断地送出车间。
中国人不仅激活了煤炭做材料的潜能,更拓宽了人类使用材料的边界,未来,面向碳达峰、碳中和战略目标,我们必将持续探索煤炭高效清洁利用新路径。
戳视频,让我们一同见证煤从 " 黑 " 到 " 白 " 的传奇!
取之不尽,用之不竭?
" 氢 " 装上阵,如何大显身手?
在地球起源中扮演了重要角色的氢元素,构成了宇宙四分之三的物质世界。
2 个世纪前,人类就关注到氢,并把这种取之不尽,用之不竭的资源当作能源使用。1807 年,瑞士人制造了使用氢气的内燃机汽车,到 20 世纪 50 年代,氢能大量应用在航空航天领網域,我国的长征二号、三号、五号运载火箭,都用液氢作为燃料。
在碳中和背景下的今天,氢变得更加炙手可热。因为氢混氧气直接燃烧,热值高于煤炭和石油,生成的产物仅仅是水。氢和氧同时进入燃料电池还可以发电。但危险与挑战并存,氢气易燃易爆,氢能的储存运输亟待解决。
材料科学家周少雄带领团队深耕这一網域,并将氢气以固态的形式进行存储。
肩负储氢重任的是一种金属粉末。氢气既可以深入其原子间隙,与之形成化合键,也可以按照人们的旨意与之告别,前去发热发电,这个过程仅在略高于室温的条件下就可以完成。
对于中国人,存储氢气,不仅有一种选择。
长约 10 米,直径 50 厘米,厚度为 5 厘米的无缝钢管,通过电磁感应系统完成初步加热,管口的钢材逐渐达到熔点。随后,喷枪开始工作。1000 摄氏度的高温火焰如同利刃,耐心地将坚硬的线条打磨出均匀的弧度。10 分钟后,瓶口已经成型。
像这样的钢制储罐可以储存气态氢气 300 立方米,足够一辆汽车行驶 3000 公里。但受到重量的限制,这种钢瓶适用于工业冶金、加氢站等固定场所。便于携带的是另一种储氢容器。
看塑料搭配上碳纤维,如何组合出击,变身物美价廉的储氢装置 ↓
稀土界的 " 黑马 "!
铈,到底多神奇?
早在战国时期,中国人就发现磁石能够吸引铁屑。如今,磁,早已无处不在。
永磁材料,是一类经过磁化就可以长久保持较强磁性的材料。磁性最强的永磁材料是稀土永磁材料。用永磁体开发的电机,高效又节能,人们对它青睐有加。装配了 800 千瓦永磁同步牵引电机的高铁,整车可以节能超过 12%,从北京到上海,单程节约用电超过 5000 度。不仅高铁,在能源装备上永磁电机同样发挥巨大作用。可以说,稀土永磁材料被誉为节能时代的幕后英雄。
目前广泛使用的稀土永磁材料是围绕稀土 " 钕 " 开发的钕铁硼永磁材料,但是钕储量稀少并且价格较高。中国工程院院士李卫带领团队早已开始未雨绸缪。
李卫选中的是稀土界的一匹 " 黑马 ",铈。
铈在地壳中的含量仅为 0.0046%,但却是丰度最高的稀土元素。在世界稀土之都,白云鄂博,铈的含量高达 50%。铈和钕相伴相生,却比不上钕广受追捧。据统计,我国每年闲置的稀土铈达数万吨。
用富有的铈代替稀少的钕,不仅会大幅降低稀土永磁材料的成本,更大的意义在于,将极大地推动稀土永磁材料的可持续发展和稀土资源的平衡利用。
未来,物美价廉且性能优异的铈磁体将被用来制造各类器件,应用到交通、能源、电子信息、医疗、航空航天等装备之中,为智能制造和节能减排发展绿色低碳经济贡献力量。
求木之长,必固其根本
欲厦之高,必劳其基础
制造强国,必是材料强国