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中国中冶(601618)固体氧化物燃料电池是一种新型发电装置,其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气
固体氧化物燃料电池是一种新型发电装置,其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等特点,被称为21世纪的绿色能源。其燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点,可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站,以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源,都有广阔的应用前景。我司是专业从事锆系列制品研发、生产和经营,锆质电池电解质材料需用到稀土氧化钪,由于氧化钪的稀缺性.关注中冶全球最大高纯氧化钪生产商.前景无限
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是炎黄传人:
固体氧化物燃料电池是一种新型发电装置,其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等特点,被称为21世纪的绿色能源。其燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点,可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站,以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源,都有广阔的应用前景。发明钪固体氧化物燃料电池(SolidOxide Fuel Cell,SOFC)是一种电化学发电装置,已用于分布式区域供电,在大规模发电、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。掺杂的氧化锆因其具有优异的化学稳定性和和良好的氧离子电导率,已在SOFC中获得实际应用。氧化钪稳定的氧化锆体系具有较高的电导率,氧离子通过能力较其它金属掺杂的氧化锆体系,提高了1-2倍,可以在相同输出功率条件下缩小体积1/2-2/3。2013年,氧化钪稳定氧化锆燃料电池在美国和日本已经实现了商业化生产及应用。买入中冶全球最大氧化钪生产商
是炎黄传人:
我国固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破
来源:钜大LARGE 2019-03-08 点击量:19次
华中科技大学燃料电池研究中心自主研制出5KW级固体氧化物燃料电池(简称SOFC)独立发电系统,并实现了4.82KW的功率输出,科技部组织的现场技术验收组专家认为,这标志着我国SOFC系统独立发电技术取得了新突破,基本具备进入工程化和产品化阶段的条件。
据悉,在国家“863计划”支持下,华中科技大学燃料电池研究中心李箭教授团队自主研制成功的5KW级SOFC独立发电系统,采用双电堆模块和热-电协同管控技术,发电效率达到46.5%,热电联供能量利用率可达79.7%;其中采用的大面积单电池功率密度高达每平方厘米1.2W,衰减速率仅为每千小时0.41%,达到了国际先进水平。
验收组认为,这一系统的成功研制,表明我国SOFC技术基本具备了进入工程化和产品化阶段的条件。燃料电池研究中心今后将致力于提高SOFC系统的可靠性和稳定性,并实现关键零部件的国产化,为我国SOFC技术的产业化和大规模应用奠定基础。
SOFC是将煤、石油、天然气等化石燃料、沼气等生物质燃料,以及其他碳氢化合物中的化学能直接转换为电能的电化学发电技术,具有高效率、低排放、无噪音等优点,在分布式电站、应急电源、交通运输、军事和海洋等领域具有广阔的应用前景,被公认为21世纪绿色能源技术,对满足电力需求、缓解能源危机、保护生态环境及保障国家安全都具有重大意义。
上一篇:钠离子电池代替锂离子更近一步
我国固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破
来源:钜大LARGE 2019-03-08 点击量:19次
华中科技大学燃料电池研究中心自主研制出5KW级固体氧化物燃料电池(简称SOFC)独立发电系统,并实现了4.82KW的功率输出,科技部组织的现场技术验收组专家认为,这标志着我国SOFC系统独立发电技术取得了新突破,基本具备进入工程化和产品化阶段的条件。
据悉,在国家“863计划”支持下,华中科技大学燃料电池研究中心李箭教授团队自主研制成功的5KW级SOFC独立发电系统,采用双电堆模块和热-电协同管控技术,发电效率达到46.5%,热电联供能量利用率可达79.7%;其中采用的大面积单电池功率...
是炎黄传人:
国内6家企业固体氧化物燃料电池(SOFC)技术 “破冰”探索进展
放大字体 缩小字体 日期:2019-02-28 来源:高工氢燃料电池 浏览:566 评论:0
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是在一种在中高温下,直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的全固态化学发电装置,其发电效率达45%到60%,热电联产效率高达80%以上。可广泛用于固定电站、家庭电源、船舶动力、汽车动力、空间宇航等领域。
在煤炭工业和能源工业的环境友好化进程中,SOFC技术也发挥重要作用,世界上发达国家普遍把它作为一种战略储备技术。
是炎黄传人:
用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体的制作方法
文档序号:1885636
导航: X技术> 最新专利>建筑材料工具的制造及其制品处理技术
用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体,其特征在于,包括稳定剂氧化钪的含量为10mol%,其中并掺杂有占总体系的质量分数为0.3~3wt%的复合氧化物添加剂体系。本发明有益效果在于,所制备的氧化钪稳定的氧化锆粉体不但能够满足固体氧化物燃料电池中作为电解质材料的用途,而且本发明的制备方法具有能耗低、团聚少、粒径小,粒度分布均匀、粉体活性高、操作安全方便等特点,适宜工业化扩大生产。
【专利说明】用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体氧化物燃料电池中的电解质片材料,具体涉及一种用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氧化钪稳定的氧化错(Scandia Stabilized Zirconia,其简称为ScSZ)粉体,在稳定氧化锆体系中具有较高的电导率,可被广泛应用于S0FC(Solid Oxide Full Cells,固体氧化物燃料电池)的电解质材料的制造。
[0003]在全世界将处于能源危机这种环境下,SOFC作为一种新型、高效、绿色洁净的能源,有着广阔的市场和应用前景,对SOFC的研究曾在全世界掀起了热潮,欧美日等发达国家已经实现了中小功率的产品化和商业化,而在国内,由于起步较晚和国外的技术封锁等问题,我国SOFC的发展还处于试验开发阶段。
[0004]电解质材料是SOFC的核心部件之一;目前,绝大多数SOFC均以6~10mol%氧化钇稳定的氧化锆作为固体电解质;但是它的电导率较低,力学性能一般,制约了 SOFC的进一步发展;因此,必须找到具有更高电导率的新材料,才能突破这一制约!在氧化锆体系中,由于点阵应力和位阻效应的影响,取代Zr4+的阳离子半径与其越接近,其电导率越高。据有关研究,氧化钪稳定的氧化锆具有最高的电导率。
[0005]陈浩、陈慧敏等人采用第一步用溶胶一凝胶法制备纯净的氢氧化锆凝胶;第二步采用常规水热法高温高压下制备了纳米氧化锆粉体。其氢氧化锆凝胶采用无水乙醇洗涤后,在高压釜中水热反应,水热温度为134C~194C,压力为0.5MPa~2.5MPa。并介绍该方法制备的粉体具有较好的抗老化能力,而对其烧结性能、表面性能以及烧结体的电导率等重要性能未做进一步研究和说明。
[0006]王振卫在其论文《ScSZ电解质及其在IT一SOFCs中的应用》中也介绍了含有lmol%Ce02的ScSZ电解质样品电导率的变化,并指出:lCelOScZr的电导率稍高于lCe8ScZr,而且两者的电导率均明显高于更高或者更低Sc2O3含量的样品;并介绍在800C,ICelOScZr的电导率达到0.084S/cm,即为其制备的样品的最高电导率。
[0007]另外,Lee.D等采用甘氨酸一硝酸盐法制备的8mol%钪稳定的氧化锆粉体,在1600C下烧结6小时形成纯立方相或四角形烧结体,其电导率为0.15S/cm (800 C);Mizutani Yasunobu等以钪粉末、错粉末和硝酸为原料分别采用共沉淀法和溶胶一凝胶法制备了 ScSZ粉末该粉末需要经过等静压成型和在150(TC~170(TC的温度下烧结;Y.Mizutani等人以Zr0(N03)2.220和纯度为99.9%的氧化钪为原料,采用溶胶_凝胶法制备的8ScSZ粉末在1600~1700C的高温下热压烧结(压力2000kg/cm2)5~15hr后测的电导率为0.38S/cm,抗弯强度仅为Kf=275MPa,另外,作者为提高抗弯强度,添加了 20wt%Al203的8ScSZ—20wt%Al203复合体系的抗弯强度提高到414MPa,但是电导率却下降为0.14S/cm。
[0008]综上所述,目前国内外对氧化钪稳定的氧化锆粉体已做了大量的研究,虽然其稳定剂氧化钪含量在6mol%~12mol%Sc203不等
用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体的制作方法
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用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于固体氧化物燃料电池中的氧化钪稳定的氧化锆粉体,其特征在于,包括稳定剂氧化钪的含量为10mol%,其中并掺杂有占总体系的质量分数为0.3~3wt%的复合氧化物添加剂体系。本发明有益效果在于,所制备的氧化钪稳定的氧化锆粉体不但能够满足固体氧化物燃料电池中作为电解质材料的用途,而且本发明的制备方法具有能耗低、团聚少、粒径小,粒度分布均匀、粉体活性高、操作安全方便...
是炎黄传人:
徐州华清固体氧化物燃料电池预计6月底试产
日期:2019-02-27
苏州华清京昆新能源科技有限公司固体氧化物燃料电池项目是徐州市2019年重大产业项目,今年6月底首批20万片单电池片生产线将试产。
徐州华清项目一期建筑面积约1万平方米,主要产品为燃料电池动力系统、燃料电池热电联产、燃料重整系统、燃料电池辅助电源系统等。预计2019年6月底部分试产,2020年内可逐步实现全产能:年产单电池片100万片、单电堆4万套、热盒1万台、25千瓦发电系统1000台套等,总年产能可达25兆瓦。
同时,徐州华清还将在此基础上围绕燃料电池产业,打造集高端制造、科技研发、企业孵化于一体的新型产业园,争创国家级氢能产业工业园区。
燃料电池产业是国家战略性新兴产业。徐州华清固体氧化物燃料电池(SOFC)项目2018年7月签约。徐州华清是国内燃料电池行业领军企业,是集科学研究、新技术开发、高科技产品生产为一体的高科技企业,拥有自主知识产权,其固体氧化物燃料电池技术具备完整的产业化条件。
此次苏州华清布局徐州,在徐投建国内首个最大的固体氧化物燃料电池生产基地,一方面源于对徐州前瞻布局新能源产业的战略认同,另一方面源于徐州倾力打造的一流的人居、营商环境,以及优越的交通和高校资源。
固体氧化物燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料(如氢气、天然气等)的化学能直接转化为电能的高效发电装置,是高效、环保、可再生的新兴能源。项目落地徐州,对其新能源产业发展具有极大促进作用。
徐州华清固体氧化物燃料电池预计6月底试产
日期:2019-02-27
苏州华清京昆新能源科技有限公司固体氧化物燃料电池项目是徐州市2019年重大产业项目,今年6月底首批20万片单电池片生产线将试产。
徐州华清项目一期建筑面积约1万平方米,主要产品为燃料电池动力系统、燃料电池热电联产、燃料重整系统、燃料电池辅助电源系统等。预计2019年6月底部分试产,2020年内可逐步实现全产能:年产单电池片100万片、单电堆4万套、热盒1万台、25千瓦发电系统1000台套等,总年产能可达25兆瓦。
同时,徐州华清还将在此基础上围绕燃料电池产业,打造集高端制造、科技研发、企业孵化于一体的新型产业园,争创...
是炎黄传人:
日本碍子、东陶等组建合资公司 推进固体氧化物燃料电池量产
发布时间:2019-03-08 16:08:09 关键词:动力电池 燃料电池
日本碍子、东陶等组建合资公司 推进固体氧化物燃料电池量产
3月4日,日本碍子(NGK)、东陶(TOTO)、日本特殊陶业(Nippon Koga Electric)和Noritake Co. Limited宣布将于12月1日共同出资成立合资公司,推进固体氧化物燃料电池量产。
四家公司高层在记者会上表示,此前各公司坚持独自进行固体氧化物燃料电池研发,但由于技术、资金等多方面原因,始终没有实现量产。东陶公司在两年前就废除了燃料电池研发部门。
但对此次成立的在新合资公司,四位合作方都表示了极大的信心。日本碍子社长大岛卓认为,通过分享各合作方的研发经验,合资公司的固体氧化物燃料电池技术水平将进一步提升,后续合作公司开发涉及的领域也有望扩大。目前,合资公司预计员工人数为60-100。
事实上,此次合作的四方均属Morimura集团,四家公司的优势集中体现在在陶瓷技术领域,此次合作是新能源和氢能产业全球化发展背景下的必要选择。由于电动汽车(EV)的普及,以发动机汽车零件为主业的日本碍子和特殊陶业,未来或会出现需求不足的情况,TOTO的在华业绩也有下滑,而 Noritake规模较小,独立开发新业务存在较大局限性,四家公司的合作具备现实迫切性。
日本碍子、东陶等组建合资公司 推进固体氧化物燃料电池量产
发布时间:2019-03-08 16:08:09 关键词:动力电池 燃料电池
日本碍子、东陶等组建合资公司 推进固体氧化物燃料电池量产
3月4日,日本碍子(NGK)、东陶(TOTO)、日本特殊陶业(Nippon Koga Electric)和Noritake Co. Limited宣布将于12月1日共同出资成立合资公司,推进固体氧化物燃料电池量产。
四家公司高层在记者会上表示,此前各公司坚持独自进行固体氧化物燃料电池研发,但由于技术、资金等多方面原因,始终没有实现量产。东陶公司在两年前就废除了燃料电池研发部门。
但对此次成立的在新合资公...
是炎黄传人:
全球首款固态氧化物燃料电池车面世 氢燃料电池概念股迎风口
2016-08-10 10:10
全球首款固态氧化物燃料电池车面世 氢燃料电池概念股迎风口 据英国媒体autocar 8月4日报道,日产公司推出e-Bio Fuel-Cell生物燃料电池概念车,成为世界首款固态氧化物燃料电池车,可以利用纯生物乙醇发电,不会产生任何污染。这款车是基于e-NV200 MPV改造的,使用24千瓦时的电池,600公里的续航里程可与现款燃油汽车相媲美。它还可以利用乙醇混合溶液运行,使用这种溶液更加安全方便,还可以利用现有加油站的设备储存和管理。
据了解,我国在《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《能源技术革命重点创新行动路线图》以及《中国制造2025》等规划均提到大力发展燃料电池技术,未来5年内燃料电池汽车补贴不退坡,凸显国家的战略决心。
东吴证券指出,目前燃料电池汽车处于产业化的前期,预计2020年进入快速爆发期。目前燃料电池的技术趋于成熟,燃料电池汽车普及的主要障碍来自于:燃料电池系统的成本比较高以及配套基础设施不足。考虑技术进步与规模效应提升,燃料电池系统成本将快速下降,预计到2020年燃料电池系统的成本将下降60%,由当前的单车3.6万美元下降到1.5万美元左右。同时,全球主要国家制定燃料电池发展的长期规划,加氢站的数量有望快速增长。预计2020年燃料电池汽车将进入快速发展的爆发点,2020/2030年全球销量将达到5万/100万辆,市场规模有望超过2000亿元。
东吴证券认为,燃料电池代表未来新能源汽车的终极方向,目前仍处于产业化的前期,发展阶段类比2010年的新能源汽车,持续关注行业主题性投资机会
全球首款固态氧化物燃料电池车面世 氢燃料电池概念股迎风口
2016-08-10 10:10
全球首款固态氧化物燃料电池车面世 氢燃料电池概念股迎风口 据英国媒体autocar 8月4日报道,日产公司推出e-Bio Fuel-Cell生物燃料电池概念车,成为世界首款固态氧化物燃料电池车,可以利用纯生物乙醇发电,不会产生任何污染。这款车是基于e-NV200 MPV改造的,使用24千瓦时的电池,600公里的续航里程可与现款燃油汽车相媲美。它还可以利用乙醇混合溶液运行,使用这种溶液更加安全方便,还可以利用现有加油站的设备储存和管理。
据了解,我国在《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》...
是炎黄传人:
芬兰公司将提供世界上第一个固体氧化物燃料电池发电站
时间:2019-03-07 02:07:34 来源:青州新闻网 作者:匿名
据国外媒体报道,芬兰的Wrtsil最近宣布,该公司将为芬兰西部的瓦萨房屋博览会提供独特的燃料电池装置,可以发电和供热。 该电池采用SOFC技术,一种平面固体氧化物燃料电池技术。燃料电池发电站据说是世界上第一个。工厂中使用的生物燃料气体由附近的垃圾场生产。在该项目的第一阶段,该工厂将产生20,000千瓦的电力和14-17千瓦的热量输出。 Wrtsil提供的燃料电池发电厂将有效地为展会提供电力和热能。生物燃料电池的排放量非常低,是一种可持续的能源技术。 瓦萨住房博览会将于2008年7月11日至9月10日举行,是有限区域新能源生产方式实施的先行者。在这个特定地区将产生和消耗电力和热量。除燃料电池外,海底通过微型涡轮机或地热泵收集电力和热量。 除负责燃料电池发电厂的交付外,该公司还负责建设和场地开发的项目融资。 为房屋博览会生产燃料电池发电厂是该公司长期燃料电池技术开发项目的一部分。燃料电池技术的发展是公司的长期生产发展项目,旨在补充公司产品的发展。世博会的燃料电池发电厂是该技术的第一次实际演习。开发环保,清洁和可持续的能源技术是公司的基本战略。
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芬兰公司将提供世界上第一个固体氧化物燃料电池发电站
时间:2019-03-07 02:07:34 来源:青州新闻网 作者:匿名
据国外媒体报道,芬兰的Wrtsil最近宣布,该公司将为芬兰西部的瓦萨房屋博览会提供独特的燃料电池装置,可以发电和供热。 该电池采用SOFC技术,一种平面固体氧化物燃料电池技术。燃料电池发电站据说是世界上第一个。工厂中使用的生物燃料气体由附近的垃圾场生产。在该项目的第一阶段,该工厂将产生20,000千瓦的电力和14-17千瓦的热量输出。 Wrtsil提供的燃料电池发电厂将有效地为展会提供电力和热能。生物燃料电池的排放量非常低,是一种可持续的能源技术。 瓦萨住房博览会将于...
是炎黄传人:
OFC用高性能钪锆电解质材料
成果简介:
固体氧化物燃料电池(SOFC)由外部提供的燃料和氧化剂、阴极、阳极和电解质等组成。其作为高效和清洁的能源,被誉为21世纪的绿色电池。一般的燃料电池能量转换效率为50~70%,而采用热电联供系统的SOFC其综合效率可高达80%,可在大型集中供电、中型分电荷小型家用热电联供等民用领域作为固定电站,另外,也可作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源,具有广阔的应用前景。
钪稳定铈锆复合粉(简称钪锆粉)可作为固体氧化物燃料电池(简称SOFC)电解质材料,该材料是目前报道的电导率最高的电解质材料,其在780℃下的电导率与YSZ在1000℃下的电导率相当。本产品可取代传统氧化钇稳定氧化锆材料,其具有更高的电导率和长期稳定性,可降低SOFC的工作温度,减少能耗,提高能量转换效率。
人 气:3
是炎黄传人:
钪因为历史上价格奇高和供应能力很小,限制了人们对它的价值挖掘和利用。但是基本可以这么说,目前凡是添加钪的材料生产出来的产品都代表了最好综合性能,很多行业和产品应用钪后都会使得性能成倍数级的优化提高。1、室外场馆照明专用的钪钠灯保持破雾穿透力的同时光电效率是白炽灯的4倍以上,美日欧目前均以钪钠灯作为主要室外场馆的照明源,每年使用几千万只。2、钪添加到激光发射源中发射功率可以增加3倍,因此美日大量用于军事工业中。3、石化行业某些裂变反应中加钪的添加剂可以使反应活性提高百倍以上。4、当前钪应用最主要的行业固体氧化物燃料电池(SOFC)中,氧化钪稳定的氧化锆陶瓷电解质的发电效率比替代品高出一倍以上并且大幅降低反应温度。5、钪另一主要应用行业铝合金中,添加钪的铝合金在强度、可焊性、塑性都是综合性能最好的,但是因为价格高昂和供应能力不足,目前只能应用于航天、航空、高性能战斗机的重要领域,中国神州飞船系列的返回舱正是使用的铝钪高性能合金。6、钪在光电材料、特种陶瓷、核工业等领域都发挥一些不可替代的作用。
是炎黄传人:
钪并不稀有,地壳中几乎无处不有,丰富程度与铍、硼、锶、锡、锗、砷、硒和钨相当,但是几乎不存在富集的单独钪矿存在,大部分都是以几十克/吨含量与别的矿物质伴生,并且提取工艺复杂成本高昂,很长时间金属钪的价格贵过黄金几倍,由此限制了对钪的使用研究,直到1990年代产量还停留在百公斤级别上。
促进钪的发展历史中,两个重要应用起到了决定作用。第一个是前苏联使用钪铝合金生产高性能的米格战机,在1990年代初随着苏联解体被行业广知后促进了钪产量从公斤级上升到吨级别,当然也使得钪价格出现第一次大幅度波动,金属钪价格也是那时候达到黄金价格的4倍以上高峰。第二个是以美国bloom能源为代表的新能源企业于2010年代前后开始将氧化钪应用于固体氧化物燃料电池并获得飞速发展后带动钪产量达到十吨级别,同时氧化钪价格也从6000元/公斤历史最低谷被带到2万元/公斤左右的新高峰,实际产能和计划产能也达到百吨级别。
是炎黄传人:
民用航空行业企业使用铝钪合金替代原有的铝锂镁等合金的障碍就是他们担心供应能力不足,但是现在中国钪生产能力近100吨,中国多家公司筹划的生产能力在几百吨以上,另外澳洲、美国、日本的多家企业也计划提取钪并且进入了初步实施阶段,澳洲在高品位的钪矿资源方面亦取得重要进展。钪行业近几年在如下几个方面取得较大突破进展。1、钪资源拓展四处开花,除传统的钛白废酸提取钪的资源大幅增加之外,中国的公司从氧化锆生产时候提取钪也进入量产阶段,美国的Niocorp公司计划提取生产铌铁时候伴生的钪,澳洲Clean teQ公司在镍钴生产时候提取伴生的钪并已经建成中试生产线,澳洲platina公司也在开发他们所有的钪资源,俄罗斯铝业公司在开发铝土矿中的钪资源并已经建成中试生产线,中国的一些公司在开发氯化烟尘中的钪。这些来源充分说明钪不稀有,随处都有。2、产能大幅增长,2010年随着钪的价格飞涨,中国建成的产能已经近百吨,计划的产能几百吨,完全可以满足市场的潜在需求。如果需求放大,潜在的资源和产能亦将随时可以开发出来,钪行业已经具备建设千吨级产能、生产百吨级产量潜在资源和能力。3、提取钪的工艺多种多样,各显神通。随着钪来源的不同,各种工艺都趋向成熟,有一些工艺在杂质含量、生产能力、成本等方面取得大进步,可以更好地满足下游客户多样性的要求。4、成本大幅下降,以前铝合金行业翘首以盼的氧化钪单价降到6000元/公斤的愿望现在完全可以满足了。这几年成本的下降首先得益于钪行业规模的增长,其次是钪资源拓展发现一些品位高的钪来源,另外工艺的优化也起到重要作用。随着钪行业的进步,另外一些更低成本的资源和工艺亦可能随时出现。
民用航空行业企业使用铝钪合金替代原有的铝锂镁等合金的障碍就是他们担心供应能力不足,但是现在中国钪生产能力近100吨,中国多家公司筹划的生产能力在几百吨以上,另外澳洲、美国、日本的多家企业也计划提取钪并且进入了初步实施阶段,澳洲在高品位的钪矿资源方面亦取得重要进展。钪行业近几年在如下几个方面取得较大突破进展。1、钪资源拓展四处开花,除传统的钛白废酸提取钪的资源大幅增加之外,中国的公司从氧化锆生产时候提取钪也进入量产阶段,美国的Niocorp公司计划提取生产铌铁时候伴生的钪,澳洲Clean teQ公司在镍钴生产时候提取伴生的钪并已经建成中试生产线,澳洲platina公司也在开发他们所有的钪资源,俄...
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固体氧化物燃料电池用钪锆粉体制备及其表征
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作者:徐宏;龙志奇;冯宗玉;张赫;薛倩楠;周静;刘营;黄小卫
机构:北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心,有研稀土新材料股份有限公司
关键词:SOFC;电解质;钪锆;绿色
摘要:针对稀散元素钪资源高附加值利用、固体氧化物燃料电池(SOFC)发展以及环保的需求,开发出SOFC专用钪锆粉体绿色制备关键技术。主要采用自主知识产权的"管道式合成"新技术,通过晶核形成与晶体生长分段控制、抑制胶体生成,对粉体粒径及分布、形貌、密度、比表面积、晶粒尺寸以及晶体结晶度等理化及微结构参数进行有效控制,获取晶态松散超微细钪锆产品。研究结果表明:钪锆粉体主相为立方相;粉体形貌呈球形或类球形,粉体粒度分布均匀,颗粒一次粒径稳定在80-120nm之间;电导率可以达到180mS/cm以上,已达到或超过国外同类产品技术水平,满足SOFC电解质使用要求。
是炎黄传人:
全球燃料电池行业发展潜力巨大 未来氢能源10倍需求下将呈现四大发展趋势发布时间:2019年01月11日 09:19中国包装印刷产业网编辑:人气:410
燃料电池行业基本概况分析
近年来,全球经济发展迅速,对能源的需求越来越大。伴随着经济的发展,环境问题显得越来越突出,急需寻找到一种可以代替能源又环境污染小的经济发展方式。燃料电池行业便应运而生,早在50世纪年代50年代初,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)由于其可以作为大规模民用发电装置的前景而引起了世界范围的重视。其它种类的电池也在不断研发和创新中进步。
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能,不受卡诺循环效应的限制,因此效率高;另外,燃料电池用燃料和氧气作为原料;同时没有机械传动部件,故没有噪声污染,排放出的有害气体极少。由此可见,从节约能源和保护生态环境的角度来看,燃料电池是有发展前途的发电技术。
根据电解质的不同,燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、和质子交换膜燃料电池(PEMFC)五种。
燃料电池具有发电效率高、环境污染小、比能量高、噪音低、燃料范围广、可靠性高等优点。随着各国国家政策的推进以及环保的要求,燃料电池在新能源汽车领域得到不断应用。
2017年全球燃料电池总体出货量统计分析
燃料电池不受卡诺循环的限制,所用的燃料为氢气、甲醇和烃类等富氢物质,环境友好。在全球范围内燃料电池具有广阔的应用前景。根据前瞻产业研究院发布的《中国燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》统计数据显示,从出货量数量统计来看,全球燃料电池出货数量增长明显。2008年全球燃料电池出货数量仅仅为0.95万个,2013年全球燃料电池出货数量快速增长至6.68万个,之后数量有所下降,到了2016年全球燃料电池出货数量下降至到63.2个。截止至2017年全球燃料电池出货量增长为7.26万个。
从出货容量统计看,2009年全球燃料电池出货容量为86.5MW,到了2016年全球燃料电池出货容量达到了516.5MW,截止至2017年全球燃料电池出货容量增长至669.7MW。
2008-2017年全球燃料电池总体出货量统计情况
文章链接:中国包装印刷产业网 http://www.ppzhan.com/news/detail/49233.html
全球燃料电池行业发展潜力巨大 未来氢能源10倍需求下将呈现四大发展趋势发布时间:2019年01月11日 09:19中国包装印刷产业网编辑:人气:410
燃料电池行业基本概况分析
近年来,全球经济发展迅速,对能源的需求越来越大。伴随着经济的发展,环境问题显得越来越突出,急需寻找到一种可以代替能源又环境污染小的经济发展方式。燃料电池行业便应运而生,早在50世纪年代50年代初,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)由于其可以作为大规模民用发电装置的前景而引起了世界范围的重视。其它种类的电池也在不断研发和创新中进步。
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发...
是炎黄传人:
全球燃料电池行业未来发展趋势分析
根据报告预计到2050年,氢能源需求将是目前的10倍。预计到2030年,全球燃料电池乘用车将达到1,000万辆至1,500万辆。由于市场潜力大,大企业加大研发,一些国家也加大支持力度,力图通过发展氢能解决来能源安全,并掌握国际能源领域的制高点。目前氢能在日、美、欧发展迅速,在制氢、储氢、加氢等环节出现了很多创新点,燃料电池技术也获得新突破。
1、制氢:可再生能源制氢项目增多,电网协同效应得到重视
制氢的过程也要消耗能源,这也是氢能受到一些诟病的根源所在。破解此问题的一个重要方法是用可再生能源制氢,尤其是将本来弃掉的风电、太阳能发电转化为氢为经济。
《BP世界能源展望(2017年版)》预计,到2035年可再生能源的增长将翻两番,发电量增量的三分之一将源自可再生能源。利用可再生能源制取氢气开始备受关注,可再生能源制氢研究成果及示范项目也在不断涌现。
丰田提出了从生物和农业废料中制氢的技术路线。丰田将在美国长滩港建造兆瓦级可再生能源加氢站“Tri-Gen”,该设施从生物和农业废料中制氢,可提供约2350kW的电力和每天1200kg氢气,可满足2350个家庭和1500辆燃料电池汽车的日常使用。
德国推出的powertogas项目即收集用电低谷时可再生能源的剩余电力通过电解水的方式制造氢气,再将生成的氢气注入当地的天然气管道中进行能源的储存。随着此类项目的增多,电网的协同效应逐步得到验证。
2、储氢:液氢储运或将成为发展重点
现阶段液氢储运逐渐成为研发重点,日、美、德等国已将液氢的运输成本降低到高压氢气的八分之一左右。日本已经将液氢供应链体系的发展作为解决大规模氢能应用的前提条件,基本思路是以澳大利亚的褐煤为原料生产氢气,再通过碳捕捉实现去碳化,然后通过船舶运回日本使用。为了支撑液氢供应链体系的发展,解决液氢储运方面的关键性技术难题,企业积极地投入研发,推出的产品大多已经进入实际检验阶段,如岩谷产业开发的大型液氢储运罐,通过真空排气设计保证了储运罐高强度的同时实现了高阻热性。
目前,液氢加氢站开始亮相国际舞台,已遍布日本、美国及法国市场,目前全球近400座加氢站中,有三分之一以上为液氢加氢站。在日本,岩谷产业公司已经成功建立了16座液氢加氢站,美国液氢加氢站的建设企业以Plugpower、Airproduct公司为主,法国市场的液氢加氢站建设企业主要是林德公司。我国的液氢工厂还处在为航天火箭发射服务的阶段,受法规所限,还无法应用于民用领域。
3、加氢:加氢站建设速度加快,混合站日益增多
加氢站作为燃料电池汽车的配套基础设施,随着燃料电池车辆的推广应用,其建设与推广也受到了重视。据H2stations.org统计,2016年全球新增92座加氢站,其中83座是对外开放的,其余9座则专门为公交车或车队客户提供服务。为了适应规模化运营的需要,加氢站的日供氢能力逐渐提高。随着氢燃料电池汽车的推广,每天可为30-50辆客车或100辆乘用车提供加氢服务的加氢站逐渐出现并成为主流。
加氢站运营呈现集成化、模块化发展的新趋势,混合站数量逐渐增长。混合形式从独立式加氢站、加油站并设加氢站,发展到加油站、加气站、加氢站三站合一,以及与便利店并设、与充电桩并设的加氢站。为燃料电池汽车的普及提供了更多样化的基础设施解决方案。
4、技术:核心部件成本显著降低,新型催化剂成研发重点
日本九州大学研发出的可以在不同pH值环境下分别氧化氢和一氧化碳的催化剂,该催化剂是含有独特“蝴蝶”结构的镍和铱金属原子的水溶性络合物,可以模拟两种酶的功效,酸性介质中的氢化酶(pH4-7)和碱性介质中的一氧化碳脱氢酶(pH7-10),可以有效避免催化剂中毒并提高氢能的生产效率。
降低铂用量的催化剂技术也陆续出现突破。查尔斯理工大学和丹麦科技大学联合研究的纳米合金催化剂可以降低约的铂用量,从一定程度上解决了燃料电池商业化的瓶颈。
(来源:中国包装印刷产业网)
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全球燃料电池行业未来发展趋势分析
根据报告预计到2050年,氢能源需求将是目前的10倍。预计到2030年,全球燃料电池乘用车将达到1,000万辆至1,500万辆。由于市场潜力大,大企业加大研发,一些国家也加大支持力度,力图通过发展氢能解决来能源安全,并掌握国际能源领域的制高点。目前氢能在日、美、欧发展迅速,在制氢、储氢、加氢等环节出现了很多创新点,燃料电池技术也获得新突破。
1、制氢:可再生能源制氢项目增多,电网协同效应得到重视
制氢的过程也要消耗能源,这也是氢能受到一些诟病的根源所在。破解此问题的一个重要方法是用可再生能源制氢,尤其是将本来弃掉的风电、太阳能发电转化为...
是炎黄传人:
技术:核心部件成本显著降低,新型催化剂成研发重点
日本九州大学研发出的可以在不同pH值环境下分别氧化氢和一氧化碳的催化剂,该催化剂是含有独特“蝴蝶”结构的镍和铱金属原子的水溶性络合物,可以模拟两种酶的功效,酸性介质中的氢化酶(pH4-7)和碱性介质中的一氧化碳脱氢酶(pH7-10),可以有效避免催化剂中毒并提高氢能的生产效率。
降低铂用量的催化剂技术也陆续出现突破。查尔斯理工大学和丹麦科技大学联合研究的纳米合金催化剂可以降低约的铂用量,从一定程度上解决了燃料电池商业化的瓶颈。
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是炎黄传人:
侯召民课题组Angew:钪催化的烯烃氢硅化反应构建硅立体中心手性的硅烷
有机化学 由 X-MOL发布于 2018-12-06
硅原子为手性中心的光学活性硅烷是一类重要的化合物,在有机合成中可以作为手性辅剂和合成砌块,在功能材料和药物研发中也具有潜在价值。寻找通用的方法高效地构建该类化合物一直以来是极具挑战性的课题,到目前为止,国内外的研究报道仍十分有限。
在众多的硅烷合成路线中,烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应是最高效的途径之一,具有原子利用率高、原料简单易得的特点。然而,利用该反应来构建硅中心手性的硅烷到目前为止还尚未实现,该方法最大的挑战在于如何实现反应的立体控制。为了解决这一难题,基于对稀土金属烷基化合物及稀土金属氢化物的研究,最近,日本理化学研究所的侯召民教授(点击查看介绍)课题组设计并实现了以下的反应。
文6-1.jpg
图1. 稀土金属催化烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
在该反应中,稀土金属烷基化合物首先与二级硅烷反应生成活性物种金属氢化物I。金属氢化物I对烯烃区域选择性加成生成金属烷基化合物II。随后,金属烷基化合物II和二级硅烷通过键复分解生成三级硅烷产物,并再生金属氢化物I。使用手性稀土金属催化剂,他们可以在此步中通过四元环过渡态有效地诱导二级硅烷的去对称化,生成光学活性的硅立体中心手性硅烷。
文6-2.jpg
图2. 模板反应和催化剂筛选。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
如图2所示,通过对不同的中心金属和手性配体进行筛选,作者发现手性钪催化剂Sc-3可以高效催化二级硅烷1a和1-己烯的氢硅化反应构建硅手性中心,以高收率、单一的区域选择性和高对映选择性得到产物3a。该反应具有很好的底物适用性,能够兼容含有不同官能团的烷基烯烃、芳基烯烃及二级硅烷(图3)。产物结构和硅立体中心的绝对构型经过X射线单晶衍射确定。反应产物能够转化为含有硅立体中心的手性硅醇、四级硅烷以及硅咯衍生物。
文6-3.jpg
图3. 底物的适用范围。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
作者对反应可能的过渡态进行了推测。如图4所示,在硅-氢键与烯烃氢金属化形成的钪-碳键键复分解过程中,催化剂中手性联萘配体与潜手性硅原子上不同取代基之间的空间排斥实现了反应的立体控制。立体位阻较小的过渡态较为有利(图4右),从而选择性地生成优势对映异构体的产物。
文6-4.jpg
图4. 可能的反应过渡态。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
总结
侯召民教授课题组最近发展了钪催化烯烃和二级硅烷的分子间不对称氢硅化反应,利用该策略能够以简单易得的原料,高区域选择性、高对映选择性地合成硅立体中心的手性硅烷。该工作为首次通过烯烃的分子间不对称氢硅化反应实现了硅立体中心手性硅烷的构建,相关研究发表在Angewandte Chemie International Edition 上,论文的第一作者为詹固博士。
侯召民课题组Angew:钪催化的烯烃氢硅化反应构建硅立体中心手性的硅烷
有机化学 由 X-MOL发布于 2018-12-06
硅原子为手性中心的光学活性硅烷是一类重要的化合物,在有机合成中可以作为手性辅剂和合成砌块,在功能材料和药物研发中也具有潜在价值。寻找通用的方法高效地构建该类化合物一直以来是极具挑战性的课题,到目前为止,国内外的研究报道仍十分有限。
在众多的硅烷合成路线中,烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应是最高效的途径之一,具有原子利用率高、原料简单易得的特点。然而,利用该反应来构建硅中心手性的硅烷到目前为止还尚未实现,该方法最大的挑战在于如何实现反应的立体控制。为了解决这一难题,基于对稀...
是炎黄传人:
侯召民课题组Angew:钪催化的烯烃氢硅化反应构建硅立体中心手性的硅烷
有机化学 由 X-MOL发布于 2018-12-06
硅原子为手性中心的光学活性硅烷是一类重要的化合物,在有机合成中可以作为手性辅剂和合成砌块,在功能材料和药物研发中也具有潜在价值。寻找通用的方法高效地构建该类化合物一直以来是极具挑战性的课题,到目前为止,国内外的研究报道仍十分有限。
在众多的硅烷合成路线中,烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应是最高效的途径之一,具有原子利用率高、原料简单易得的特点。然而,利用该反应来构建硅中心手性的硅烷到目前为止还尚未实现,该方法最大的挑战在于如何实现反应的立体控制。为了解决这一难题,基于对稀土金属烷基化合物及稀土金属氢化物的研究,最近,日本理化学研究所的侯召民教授(点击查看介绍)课题组设计并实现了以下的反应。
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图1. 稀土金属催化烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
在该反应中,稀土金属烷基化合物首先与二级硅烷反应生成活性物种金属氢化物I。金属氢化物I对烯烃区域选择性加成生成金属烷基化合物II。随后,金属烷基化合物II和二级硅烷通过键复分解生成三级硅烷产物,并再生金属氢化物I。使用手性稀土金属催化剂,他们可以在此步中通过四元环过渡态有效地诱导二级硅烷的去对称化,生成光学活性的硅立体中心手性硅烷。
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图2. 模板反应和催化剂筛选。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
如图2所示,通过对不同的中心金属和手性配体进行筛选,作者发现手性钪催化剂Sc-3可以高效催化二级硅烷1a和1-己烯的氢硅化反应构建硅手性中心,以高收率、单一的区域选择性和高对映选择性得到产物3a。该反应具有很好的底物适用性,能够兼容含有不同官能团的烷基烯烃、芳基烯烃及二级硅烷(图3)。产物结构和硅立体中心的绝对构型经过X射线单晶衍射确定。反应产物能够转化为含有硅立体中心的手性硅醇、四级硅烷以及硅咯衍生物。
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图3. 底物的适用范围。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
作者对反应可能的过渡态进行了推测。如图4所示,在硅-氢键与烯烃氢金属化形成的钪-碳键键复分解过程中,催化剂中手性联萘配体与潜手性硅原子上不同取代基之间的空间排斥实现了反应的立体控制。立体位阻较小的过渡态较为有利(图4右),从而选择性地生成优势对映异构体的产物。
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图4. 可能的反应过渡态。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.
总结
侯召民教授课题组最近发展了钪催化烯烃和二级硅烷的分子间不对称氢硅化反应,利用该策略能够以简单易得的原料,高区域选择性、高对映选择性地合成硅立体中心的手性硅烷。该工作为首次通过烯烃的分子间不对称氢硅化反应实现了硅立体中心手性硅烷的构建,相关研究发表在Angewandte Chemie International Edition 上,论文的第一作者为詹固博士。
侯召民课题组Angew:钪催化的烯烃氢硅化反应构建硅立体中心手性的硅烷
有机化学 由 X-MOL发布于 2018-12-06
硅原子为手性中心的光学活性硅烷是一类重要的化合物,在有机合成中可以作为手性辅剂和合成砌块,在功能材料和药物研发中也具有潜在价值。寻找通用的方法高效地构建该类化合物一直以来是极具挑战性的课题,到目前为止,国内外的研究报道仍十分有限。
在众多的硅烷合成路线中,烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应是最高效的途径之一,具有原子利用率高、原料简单易得的特点。然而,利用该反应来构建硅中心手性的硅烷到目前为止还尚未实现,该方法最大的挑战在于如何实现反应的立体控制。为了解决这一难题,基于对稀...
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含钪半导体光催化剂的合成、表征及性质研究汽车尾气催化剂用钪稳定铈锆复合粉、其制备方法及汽车尾气催化剂...
是炎黄传人:
高纯氧化钪用于(固体燃料电池、LED)01高纯氧化钪(固体燃料电池、LED)02铝钪中间合金(航空航天、体育器材)03铝钪合金复合板(轨道交通、车辆、船舶)04金属钪(新型电光源)05铝钪合金焊丝(高强铝合金)
是炎黄传人:
高纯氧化钪主要用作金属钪和抗材的原料,在冶金工业,用于制造合金,在核工业可作为热电子交换器的发射的材料,在化学工业可作为酒精脱氢,脱水等的催化剂,在激光,电子领域的应用更为广
是炎黄传人:
氧化钪,在电子、航空航天、军工、新能源、激光等
领域已有较好的应用,而这些领域属于我国重点支持的战略性新兴产业。氧化钪
作为未来信息时代离不开的新材料,随着生产成本下降,其在燃料电池、核电、
航空航天、激光等方面的应用将大幅增加,具有广泛的市场前景。估计到 2020 年氧化钪的年用量将超过 200 吨,是目前氧化钪用量的 10 倍多。
是炎黄传人:
1.1 新型电光源材料和光学材料
钪作为电光源材料,用碘化钪(ScI3)和钪箔制成的金属卤化灯—钪钠灯,早已进入商品市场。该灯是一种卤化物放电灯,在高压放电下,充有NaI/ScI3管内的钠原子和钪原子受激发,当从高能级的激发态跳回到较低能级时,就辐射出一定波长的光。钠的谱线为589~589.6nm黄色光,钪的谱线为361.3~424.7nm的近紫外和蓝色光,钪、钠两种谱线匹配恰好接近太阳光。回到基态的钪、钠原子又能与碘化物化合成,这样循环可在灯管内保持较高的原子浓度并延长使用寿命。一盏相同照度的钪钠灯,比普通白炽灯节电80%,使用寿命长达5000~25000hr。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点,使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明,被称为第三代光源。美国卤化灯的普及率已超过50%,每年产高压钠灯超过1000万只,日本的产品也超过1000万只,钪的用量达40Kg以上。我国在这方面起步较晚,但也已实行了“大换灯”计划。全球性的卤化灯的发展和普及正在日益扩大,对钪的需求量也将变得更加迫切。
将纯度为99.9~99.99%的Sc2O3加入到钇镓石榴石(GGG)制得钇镓钪石榴石(GSGSS),后者的发射功率较前者提高了三倍。GSGG可用于反导弹防御系统、军事通讯、潜艇用水下激光器以及工业各领域,主要应用者为美国和日本。
含Sc2O3的 LiNbO3 晶体的二次光折射率降低,适于制造参数频率选择器、波导管和光导开关。在光学玻璃、硅酸盐玻璃和硼玻璃中添加钪,可以提高玻璃的折射指标,改善反射性能。氟化钪玻璃可以制作光谱中红外区光导纤维。
1.2 新型含钪合金材料
钪对铝合金具有非常神奇的合金化作用,在铝中只要加入千分之几的钪就会生成Al3Sc新相,对铝合金起变质作用,使合金的结构和性能发生明显变化。加入0.2%~0.4%Sc可使合金的再结晶温度提高150~200OC,且高温强度、结构稳定性、焊接性能和抗腐蚀性能均明显提高,并可避免高温下长期工作时易产生的脆化现象。
通过添加微量钪有希望在现有铝合金的基础上开发出一系列新一代铝合金材料,如超高强高韧铝合金、新型高强耐蚀可焊铝合金、新型高温铝合金、高强度抗中子辐照用铝合金等,在航天、航空、舰船、核反应堆以及轻型汽车和高速列车等方面具有非常诱人的开发前景。据报道,在该方面研究最早、最深入的俄罗斯已经开发出了一系列性能优良的铝合金,并正在走向推广应用和工业化生产。1420合金已广泛用作米格-29、米格-26型飞机,图-204客机及雅克-36垂直起落飞机等的结构件。1421合金还以挤压异形材的形式用于安东诺夫运输机作机身的纵梁.此外,美、日、德和加拿大以及中国、韩国等也相继展开对钪合金的研究。近几年,美国已将钪铝合金用于制造焊丝和体育器械(例如棒球和垒球棒,曲棍球杆,自行车横梁等),钪铝合金制造的棒球棒和垒球棒已在多项世界大赛及夏季奥运会的比赛中得到使用。
由于钪的熔点(1540℃)远比铝的熔点(660℃)高,钪的密度(3.0g/cm2)则与铝的密度(2.7g/cm3)相近,曾考虑用钪代替铝作火箭和宇航器中的某些结构材料。美国在研究宇宙飞船的结构材料时要求在920℃下材料还应具有较高的强度和抗腐蚀稳定性,且比重要小,据认为钪钛合金和钪镁合金是具有熔点高,比重小和强度大等特点的理想材料之一。钪也是铁的优良改化剂,少量钪可显著提高铸铁的强度和硬度。钪也可用作高温钨和铬合金的添加剂。
1.3 特种陶瓷
氧化钪比其它具有类似特性的金属氧化物的价格要高得多,因而在陶瓷中应用得并不很普遍。然而,氧化钪以其独特的性质在一些高级陶瓷中具有特殊用途,其中最突出的是作为氧化锆的稳定剂和氮化硅的致密助剂以及用于合成特定铁电陶瓷。此外,钪也可用来对碳化硅以及氮化铝进行改性。
1.3.1 氧化锆稳定剂
氧化锆基电解质用作许多电化学器件。氧化锆中加入一些特定氧化物可以稳定其立方相或四方相而形成氧离子空穴。在一定温度和氧气分压范围内这种电解质的氧离子电导有很大增加,可用来开发氧传感器。这种氧传感器件可用于冶金工业燃烧过程的监控以及用作固体氧化物燃料电池(SOFC)。燃料电池是一种直接将燃料能转化为电能的新型电池,具有很高的能量转化率,被认为是21是世纪的新能源之一,对克服人类所面临的能源危机具有重大意义。SOFC是继磷酸盐燃料电池和熔融碳酸盐型燃料电池后发展起来的第三代全固态化电池,具有高可靠性、高的能量质量比和能量体积比、构造简单和污染少等优点,已成为各国竟相发展的重点对象。
1.1 新型电光源材料和光学材料
钪作为电光源材料,用碘化钪(ScI3)和钪箔制成的金属卤化灯—钪钠灯,早已进入商品市场。该灯是一种卤化物放电灯,在高压放电下,充有NaI/ScI3管内的钠原子和钪原子受激发,当从高能级的激发态跳回到较低能级时,就辐射出一定波长的光。钠的谱线为589~589.6nm黄色光,钪的谱线为361.3~424.7nm的近紫外和蓝色光,钪、钠两种谱线匹配恰好接近太阳光。回到基态的钪、钠原子又能与碘化物化合成,这样循环可在灯管内保持较高的原子浓度并延长使用寿命。一盏相同照度的钪钠灯,比普通白炽灯节电80%,使用寿命长达5000~25000hr。正是由于钪钠灯具有发光效率...
是炎黄传人:
目前的固体电解质多采用8mol%Y2O3作稳定剂的ZrO2(YSZ),1000 ℃时的电导率为0.16S/cm。6~10mol%的氧化钪可以稳定氧化锆的立方相,在800~1000℃产生很高的离子电导率。Sc2O3作稳定剂的ZrO2(SSZ)电解质中,当含8mol% Sc2O3时具有最大的氧离子淌度,1000℃时的电导率为0.38S/cm。四方相Sc2O3稳定的ZrO2(2.9 mol%Sc2O3)的电导率也比氧化钇或YSZ的要高。有人对SSZ(11 mol% Sc2O3)在1000℃进行了2000小时的测试,发现这种电解质的电导率稳定在0.31S/cm。氧化铝颗粒在SSZ表面的分散会降低其离子电导.却使其弯曲强度增加了40-50%,从而更适合于开发SOFC。日本研制的平板SOFC,以SSZ(8mol% Sc2O3)替代YSZ(8mol% Sc2O3),使SOFC的功率密度提高到1.6W/cm2,为后者的1.5~2倍,明显提高了SOFC的可用性。SSZ很少在高于1100~1200℃的温度下使用,此温度下它的电导率和机械性能会随时间而降低。
基于四方氧化钪稳定的氧化锆氧传感器已实现商业化,应用于一些现场控制,但尚未得到广泛使用。SSZ(4.5mol% Sc2O3)用于气体涡轮机和柴油发动机的热绝缘涂层时,表现出良好的抗腐蚀性。SSZ以其相对低密度、低蒸气压以及固相稳定性等特点而成为一种很有前途的结构材料。
1.3.2 氮化硅致密助剂
在氮化硅中添加氧化钪作为增密剂与添加其它氧化物相比,可以提高其高温机械性能。这种氧化钪致密的氮化硅(Sc2O3-Si3N4)还具有在干燥或潮湿环境中很高的抗氧化性。氧化钪还是氮化硅的良好烧结助剂,它不易生成四价金属和硅的氮氧化物,从而避免了因氧化膨胀而导致的开裂。这种优异的高温抗变形性,可归结于在细小颗粒的边缘生成了难熔相Sc2Si2O7.在室温和1370OC下进行快速断裂抗扰试验,Sc2O3-Si3N4的快折断强度分别为748MPa和496MPa,比其它稀土致密的氮化硅的快折断强度大得多.而且,Sc2O3-Si3N4的抗蠕变性的数值比MgO-Si3N4高一到两个数量级.Sc2O3-Si3N4在1300℃的空气中氧化100个小时的重量为0.1mg/cm3,仅为相同条件下Y2O3-Si3N4的一半。钪SiAlON(’-(Sc-Si-Al-O-N))陶瓷也具有良好的抗氧化性。
1.3.3 铁电陶瓷
氧化钪可用于制造基于张弛振荡器的铁电陶瓷:钽酸铅钪PbSc0.5Ta0.5O3(PST)和铌酸铅钪PbSc0.5 Nb0.5O3(PSN)。PSN具有大的机电耦合指数和高的介电常数,是一种可用于转换器的很有前途的材料。PST在偏压作用下呈现反热电效应,可用于热量的探测器。
1.4 电子及电磁学材料
钪作为氧化物阴极的激活剂用于电子阴极管,可大大增加热电子发射,提高电子管阴极寿命,从而适应当前显像管、显示管、投影管向高清晰度、高亮度、大型化方向发展的需要。日本三菱、东芝、日立、松下等公司都在竟相开发新型彩色显像管阴极。这种涂有钪层的新型阴极,使用寿命长达3万小时,为一般阴极的3倍,且画面明亮,清晰度高,图象也更鲜明。
Sc2Se3和Sc2Te3是半导体材料;Sc2S3可作热敏电阻和热电发生器;ScB6可作电子管阴极;Sc2O3单晶用于仪器制造。钪的倍半亚硫酸盐以其熔点高、空气中蒸发压力小的特点,在半导体应用上引起人们极大兴趣.用氧化钪取代铁氧体中部分氧化铁,可提高矫顽力,从而使计算机记忆元件性能提高。少量钪加到钇铁石榴石中可改进磁性。钪代替铁使其磁距和磁导增强,并使居里温度降低,有利于在微波技术中应用。钪和稀土元素可用于制高质量铁基永磁材料。Sc-Ba-Cu-O系超导材料,实验临界温度达98K水平。
目前的固体电解质多采用8mol%Y2O3作稳定剂的ZrO2(YSZ),1000 ℃时的电导率为0.16S/cm。6~10mol%的氧化钪可以稳定氧化锆的立方相,在800~1000℃产生很高的离子电导率。Sc2O3作稳定剂的ZrO2(SSZ)电解质中,当含8mol% Sc2O3时具有最大的氧离子淌度,1000℃时的电导率为0.38S/cm。四方相Sc2O3稳定的ZrO2(2.9 mol%Sc2O3)的电导率也比氧化钇或YSZ的要高。有人对SSZ(11 mol% Sc2O3)在1000℃进行了2000小时的测试,发现这种电解质的电导率稳定在0.31S/cm。氧化铝颗粒在SSZ表面的分散会降低其离子...
是炎黄传人:
1.5 能源和放射化学
金属钪热稳定性好,吸氟性能强,已成为原子能工业不可缺少的材料。用钪片制成的氟钪靶装在加速器中,可进行各种核物理实验;装在中子发生器中可产生高能中子,是活化分析、地质探矿等的中子源。由于钪原子半径与钋相似.它可作富相的稳定剂。在高温反应堆UO2核燃料中加入少量Sc2O3可避免UO2变成U3O8,发生晶格转变、体积增大和出现裂纹。钪经过照射产生放射性同位素Sc46可作为射线源和示踪原子而用于科研和生产各个方面,医疗上用它治疗深部恶性癌瘤。钪的氘化物(ScD3)和氚化物(ScT3)用于铀矿体探测器元件。在金属—绝缘体—半导体硅光电池和太阳能电池中,钪是最好的阻挡金属,其效率为10~15%,AgO碱性蓄电池的AgO阴极中加Sc2O3可防止高温蓄电时AgO分解释出氧并改进电池效率。
1.6 催化剂
石油工业是目前工业上应用钪较多的部门之一。含Sc2O3的Pt-Al催化剂用于重油氢化提净,精炼石油。Sc2O3可用于乙醇或异丙醇脱水和脱氧、乙酸分解,由CO和H2制乙烯,由废盐酸生产氯气,以及CO和N2O氧化等的催化剂。活性氧化铝浸渍ZrO(NO3)2、Sc(NO3)3、H2PtCl6和RhCl3后煅烧所制得催化剂,可用于净化汽车尾气等高温废气。在异丙基苯裂化时,ScY沸石催化剂比硅酸铝的活性大1000倍。
1.5 能源和放射化学
金属钪热稳定性好,吸氟性能强,已成为原子能工业不可缺少的材料。用钪片制成的氟钪靶装在加速器中,可进行各种核物理实验;装在中子发生器中可产生高能中子,是活化分析、地质探矿等的中子源。由于钪原子半径与钋相似.它可作富相的稳定剂。在高温反应堆UO2核燃料中加入少量Sc2O3可避免UO2变成U3O8,发生晶格转变、体积增大和出现裂纹。钪经过照射产生放射性同位素Sc46可作为射线源和示踪原子而用于科研和生产各个方面,医疗上用它治疗深部恶性癌瘤。钪的氘化物(ScD3)和氚化物(ScT3)用于铀矿体探测器元件。在金属—绝缘体—半导体硅光电池和太阳能电池中,钪是最好的阻挡金属,其...
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1.3.1 氧化锆稳定剂
氧化锆基电解质用作许多电化学器件。氧化锆中加入一些特定氧化物可以稳定其立方相或四方相而形成氧离子空穴。在一定温度和氧气分压范围内这种电解质的氧离子电导有很大增加,可用来开发氧传感器。这种氧传感器件可用于冶金工业燃烧过程的监控以及用作固体氧化物燃料电池(SOFC)。燃料电池是一种直接将燃料能转化为电能的新型电池,具有很高的能量转化率,被认为是21是世纪的新能源之一,对克服人类所面临的能源危机具有重大意义。SOFC是继磷酸盐燃料电池和熔融碳酸盐型燃料电池后发展起来的第三代全固态化电池,具有高可靠性、高的能量质量比和能量体积比、构造简单和污染少等优点,已成为各国竟相发展的重点对象。
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军事方面
稀土钪有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,正缘于稀土科技领域的超人一等。
冶金工业
稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能。
石油化工
用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土为助催化剂,其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。
玻璃陶瓷
稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业。
新材料
军事方面
稀土钪有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,正缘于稀土科技领域的超人一等。
冶金工业
稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨...
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新材料
稀土钴及钕铁硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;当前世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5~10%;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。
农业方面
研究结果表明,稀土元素可以提高植物的叶绿素含量,增强光合作用,促进根系发育,增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发,提高种子发芽率,促进幼苗生长。除了以上主要作用外,还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。大量的研究还表明,使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。玉米用稀土拌种,出苗、拔节比对照早1~2天,株高增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒饱满,增产14%。大豆用稀土拌种,出苗提早1天,单株结荚数增加14.8~26.6个,3粒荚数增多,增产14.5%~20.0%。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量、总糖含量、糖酸比均有所提高,促进果实着色和早熟。并可抑制贮藏过程中呼吸强度,降低腐烂率。
新材料
稀土钴及钕铁硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;当前世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5~10...
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中冶瑞木新材料项目氧化钪车间投产运营
发布时间:2019-02-22 15:51:51
近日,中冶新材料一期项目顺利产出氧化钪产品,打通了生产线全流程。达产后项目一期将年产氧化钪20吨,成为全球最大的氧化钪研发和生产基地。
金属钪及其化合物和合金广泛应用于冶金化工、航空航天、舰船、超导、激光、核能、电子等领域。钪是“铝合金之王”,对铝合金有着强烈的晶粒细化作用,能够显著提高其热稳定性、力学性能和耐蚀性能。氧化钪可用制作高效激光器、特种陶瓷等。钪合金是主要的宇航材料,是高速飞行器与飞机的结构材料,钪系产品在燃料电池、阴极材料、钪钠卤灯、催化剂中也有广泛应用。随着科技进步、产业升级,新材料在国民经济和社会发展中的应用价值不断提升。
为保障国家重要战略储备资源安全,促进国内钪系材料产业化发展,中冶新能源公司联合中国恩菲、中国航发北京航空材料研究院、北京工业大学和河北工业大学,通过系统的硬件建设和人才队伍建设,开始筹建河北省钪系材料工程研究中心,重点研发高纯氧化钪制备技术、铝钪中间合金及金属钪制备技术、铝合金钪微合金化技术及新型高性能铝钪合金开发、含钪钨基阴极材料制备技术,建设产业化示范生产线,形成系统的钪系材料研究体系,培育和辐射新兴科技及产业,将推动和促进航天航空、国防军工、新能源和新一代信息技术等战略新兴产业的发展。
中冶瑞木新材料项目氧化钪车间投产运营
发布时间:2019-02-22 15:51:51
近日,中冶新材料一期项目顺利产出氧化钪产品,打通了生产线全流程。达产后项目一期将年产氧化钪20吨,成为全球最大的氧化钪研发和生产基地。
金属钪及其化合物和合金广泛应用于冶金化工、航空航天、舰船、超导、激光、核能、电子等领域。钪是“铝合金之王”,对铝合金有着强烈的晶粒细化作用,能够显著提高其热稳定性、力学性能和耐蚀性能。氧化钪可用制作高效激光器、特种陶瓷等。钪合金是主要的宇航材料,是高速飞行器与飞机的结构材料,钪系产品在燃料电池、阴极材料、钪钠卤灯、催化剂中也有广泛应用。随着科技进步、产业升级,新材料在国民...
是炎黄传人:
中冶新材料项目氧化钪车间投产
发布时间:2019年1月25日
1月21日,中冶新材料一期项目顺利产出氧化钪产品,打通了生产线全流程。达产后项目一期将年产氧化钪20吨,成为全球最大的氧化钪研发和生产基地。
金属钪(Sc)是17种稀土元素之一,已被发现百余年,从20世纪70年代起,钪进入应用开发阶段,近年来成为最为活跃的新兴材料之一。俄罗斯对钪的研究较为系统,已用于米格、雅克、图系列战斗机客机等;2015年,欧盟委员会发布的《欧洲冶金路线图:生产商与终端用户展望》共涉及9种金属元素,其中在交通行业提出研究“铝镁钪合金的焊接性”;2018年2月份,美国公布了35种关键矿产清单,钪作为工业用原料位列其中;工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018年版)》共166种新材料,其中涉及钪及其产品的新材料有3种。
金属钪及其化合物和合金广泛应用于冶金化工、航空航天、舰船、超导、激光、核能、电子等领域。钪是“铝合金之王”,对铝合金有着强烈的晶粒细化作用,能够显着提高其热稳定性、力学性能和耐蚀性能。氧化钪可用制作高效激光器、特种陶瓷等。钪合金是主要的宇航材料,是高速飞行器与飞机的结构材料,钪系产品在燃料电池、阴极材料、钪钠卤灯、催化剂中也有广泛应用。随着科技进步、产业升级,新材料在国民经济和社会发展中的应用价值不断提升。
根据美国地质调查局公布的数据,2015-2017年全球钪的产销量约10-15吨。中冶新材料采用中冶集团自主研发低成本红土镍矿提钪绿色工艺路线,在全球范围首次实现红土镍矿提钪的大规模产业化生产,一期可年产20吨高纯氧化钪,产量将超出全球现有产量总和。通过向市场大规模、稳定供应氧化钪,可以为钪系材料的研究及应用提供稳定的原料来源,消除钪系材料大规模应用的原料忧虑,降低钪系材料大规模应用的成本门槛,为我国钪系材料提供稳定的原料支撑。
为保障国家重要战略储备资源安全,促进国内钪系材料产业化发展,中冶新能源联合中国恩菲、中国航发北京航空材料研究院、北京工业大学和河北工业大学,通过系统的硬件建设和人才队伍建设,成立河北省钪系材料工程研究中心,重点研发高纯氧化钪制备技术、铝钪中间合金及金属钪制备技术、铝合金钪微合金化技术及新型高性能铝钪合金开发、含钪钨基阴极材料制备技术,建设产业化示范生产线,形成系统的钪系材料研究体系并打造国家级研发中心,培育和辐射新兴科技及产业,推动和促进航天航空、国防军工、新能源和新一代信息技术等战略新兴产业的发展。
责任编辑:淮金
中冶新材料项目氧化钪车间投产
发布时间:2019年1月25日
1月21日,中冶新材料一期项目顺利产出氧化钪产品,打通了生产线全流程。达产后项目一期将年产氧化钪20吨,成为全球最大的氧化钪研发和生产基地。
金属钪(Sc)是17种稀土元素之一,已被发现百余年,从20世纪70年代起,钪进入应用开发阶段,近年来成为最为活跃的新兴材料之一。俄罗斯对钪的研究较为系统,已用于米格、雅克、图系列战斗机客机等;2015年,欧盟委员会发布的《欧洲冶金路线图:生产商与终端用户展望》共涉及9种金属元素,其中在交通行业提出研究“铝镁钪合金的焊接性”;2018年2月份,美国公布了35种关键矿产清单,钪作为工业用原...