La tecnologia della metallurgia delle polveri è tornata all'attenzione del pubblico grazie al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia e alla vigorosa crescita dei nuovi materiali energetici, continuando a innovarsi e svilupparsi. La tecnologia della metallurgia delle polveri migliora i problemi di insufficiente utilizzo dell'energia, inquinamento ambientale e spreco energetico causati dai processi produttivi tradizionali; si basa sulla tecnologia manifatturiera tradizionale, integra scienza e tecnologia emergenti e nuovi concetti di sviluppo, e viene applicata alle nuove tecnologie energetiche direttamente collegate allo sviluppo e all'utilizzo dell'energia, riscuotendo grande interesse.
- Materiali per celle a combustibile
Una cella a combustibile è un dispositivo che converte direttamente l'energia chimica del combustibile gassoso (o del gas ottenuto dalla gassificazione di combustibili liquidi o solidi) in energia elettrica. Nell'attuale struttura del sistema energetico, le prestazioni delle celle a combustibile limitano il rapido sviluppo di molte tecnologie all'avanguardia e rappresentano un ambito di ricerca che il settore energetico mira urgentemente a sviluppare.
L'applicazione della tecnologia della metallurgia delle polveri nel settore delle celle a combustibile riguarda principalmente la preparazione dei componenti di tenuta e dei materiali degli elettrodi delle celle a combustibile.
Attraverso l'applicazione della tecnologia della metallurgia delle polveri è possibile sintetizzare materiali in lega a base di stagno ad alta sicurezza e con elevata capacità di carica e scarica, nonché materiali compositi nano lega di Sn-carbonio. Questi materiali possono migliorare notevolmente il consumo energetico durante la carica e la scarica delle celle a combustibile e, al contempo, garantire in una certa misura la sicurezza di tali processi. L'applicazione della tecnologia della metallurgia delle polveri consente di industrializzare e produrre su larga scala questi materiali.
Inoltre, il materiale catodico della cella a combustibile è manganato di lantanio drogato con stronzio poroso, e la preparazione di materiali porosi può essere realizzata solo mediante la tecnologia della metallurgia delle polveri.
- Materiali per l'energia solare
In quanto nuovo tipo di energia verde rinnovabile, l'energia solare è diventata un importante oggetto di ricerca nel campo delle nuove energie a livello mondiale grazie alle sue vaste risorse e alla tecnologia di utilizzo matura, occupando una posizione importante nella struttura del nuovo sistema energetico. Utilizzare l'energia solare in modo efficiente, sicuro e stabile è il punto chiave della tecnologia di sfruttamento dell'energia solare.
I principali ambiti di utilizzo dell'energia solare comprendono la tecnologia solare termoelettrica e la tecnologia solare fotovoltaica. La preparazione e l'ottimizzazione delle prestazioni dei materiali termoelettrici e fotovoltaici impiegati nelle tecnologie di utilizzo dell'energia solare possono essere realizzate mediante la tecnologia delle polveri. Per l'applicazione fotovoltaica dell'energia solare, le celle solari sono fondamentali. Le prestazioni dei materiali delle celle solari sono decisive per garantire l'efficienza della conversione fotoelettrica dell'energia solare. L'efficienza di conversione fotoelettrica delle tradizionali celle solari in silicio cristallino è relativamente bassa, riducendo il tasso di utilizzo dell'energia solare e limitandone l'ambito di applicazione.
La tecnologia della metallurgia delle polveri presenta vantaggi incomparabili rispetto alla tecnologia metallurgica tradizionale nella conversione solare fotovoltaica. Il film di silicio policristallino preparato mediante la tecnologia della metallurgia delle polveri può sostituire efficacemente i tradizionali materiali in silicio cristallino nella tecnologia di conversione fotovoltaica, migliorando significativamente l'efficienza di conversione fotovoltaica. Grazie al superamento dei limiti dei materiali, lo sviluppo della tecnologia di conversione solare fotovoltaica accelera di anno in anno.
Inoltre, la tecnologia di utilizzo dell'energia termica solare assorbe principalmente l'energia solare attraverso pannelli solari assorbenti, utilizzandola poi mediante mezzi tecnici. Pertanto, le prestazioni dei materiali dei pannelli solari assorbenti sono diventate un elemento chiave dello sviluppo tecnologico. La tecnologia della metallurgia delle polveri può sviluppare pienamente le proprietà dei materiali dei pannelli assorbenti durante il processo di produzione, valorizzare il ruolo delle polveri nei pigmenti e nei leganti e mettere in risalto l'applicazione pratica della tecnologia della metallurgia delle polveri, migliorando così significativamente l'efficienza di assorbimento dell'energia solare.
- Materiali per l'energia eolica
L'energia eolica è una delle nuove fonti energetiche del nostro Paese con un'ampia gamma di applicazioni, che abbraccia tutti gli ambiti della nostra vita e delle nostre industrie, ed è una risorsa di energia verde ricca.
L'applicazione pratica della tecnologia della metallurgia delle polveri nei materiali per l'energia eolica consiste principalmente nella produzione di materiali per la generazione eolica e nella realizzazione di materiali a magneti permanenti NdFeB e di materiali per turbine eoliche. La produzione di questi due materiali svolge un ruolo fondamentale nella sicurezza e nell'affidabilità delle apparecchiature per la generazione eolica e influisce direttamente sull'efficienza di generazione elettrica.
Nella produzione di generatori eolici, la tecnologia della metallurgia delle polveri a base di rame viene utilizzata per produrre pastiglie dei freni del generatore con il coefficiente di attrito e il tasso di usura richiesti. Le pastiglie dei freni prodotte mediante la tecnologia della metallurgia delle polveri a base di rame presentano un'elevata conducibilità termica e un basso coefficiente di attrito. Questi vantaggi consentono alle apparecchiature di funzionare efficacemente anche in condizioni di temperatura difficili.
L'impiego di materiali a magneti permanenti NdFeB sostituisce i tradizionali materiali a magneti permanenti con nuovi materiali. Questi materiali sono realizzati mediante un processo di metallurgia delle polveri utilizzando polveri di terre rare.
- Materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno Energia a idrogeno
Poiché il prodotto della sua combustione è acqua, l'energia a idrogeno appartiene alle energie verdi pulite a emissioni zero di carbonio. I punti chiave dell'applicazione dell'energia a idrogeno riguardano principalmente due aspetti: da un lato la produzione di energia a idrogeno e dall'altro il suo stoccaggio.
Per quanto riguarda lo stoccaggio dell'energia a idrogeno, a causa delle sue proprietà chimiche attive e del certo rischio di esplosione, la scelta dei metodi e dei materiali di stoccaggio è soggetta a requisiti rigorosi. La lega per lo stoccaggio dell'idrogeno è un termine generale per indicare materiali metallici o leghe in grado di immagazzinare energia a idrogeno. Ha una forte capacità di catturare l'idrogeno e può decomporre le molecole di idrogeno in singoli atomi nella lega a una determinata pressione e temperatura.
Il principio dello stoccaggio dell'energia a idrogeno consiste nel fatto che, dopo la decomposizione, i singoli atomi possono entrare negli spazi tra gli atomi del materiale di stoccaggio e formare idruri metallici relativamente stabili e sicuri attraverso reazioni chimiche. Dal punto di vista macroscopico, il materiale di stoccaggio può assorbire energia a idrogeno e rilasciare energia termica chimica durante il processo di assorbimento. Per utilizzare una quantità maggiore di energia a idrogeno, è necessario fornire energia al materiale di stoccaggio per invertire il processo chimico di stoccaggio, decomporre l'idruro, liberare gli atomi di idrogeno e quindi combinarli in molecole di idrogeno.
Le prestazioni di stoccaggio dei materiali destinati all'immagazzinamento dell'energia a idrogeno sono molto superiori all'efficienza di stoccaggio dei contenitori fisici di gas, e può essere garantita anche la stabilità chimica dello stoccaggio.
La tecnologia della metallurgia delle polveri può preparare efficacemente materiali per lo stoccaggio dell'energia a idrogeno e aggiungere metalli rari specifici durante il processo di produzione, ottenendo un duplice miglioramento dell'efficienza e della stabilità dello stoccaggio.
- L'importanza dell'applicazione della tecnologia della metallurgia delle polveri nei nuovi materiali energetici
Lo sfruttamento delle nuove fonti energetiche può ridurre efficacemente lo spreco di energia e proteggere più efficacemente l'ambiente, favorendo lo sviluppo sostenibile, ma presenta ancora numerosi difetti e carenze nell'applicazione pratica.
L'applicazione della tecnologia della metallurgia delle polveri ha migliorato la sicurezza dello sfruttamento energetico, il tasso di utilizzo effettivo e il grado di conversione tra diverse nuove fonti energetiche. È diventata una tecnologia ampiamente utilizzata nell'estrazione e nell'impiego dei nuovi materiali energetici.
La tecnologia della metallurgia delle polveri può essere applicata in modo efficace e mirato a nuovi materiali energetici quali materiali per l'energia solare, materiali per celle a combustibile, materiali per l'energia eolica e materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno, migliorando così il tasso di conversione tra diverse fonti energetiche, riducendo lo spreco di energia e diminuendo la difficoltà di estrazione e utilizzo dell'energia.
La tecnologia della metallurgia delle polveri presenta un grande potenziale di sviluppo nella ricerca e nell'applicazione dei nuovi materiali energetici. È necessario sviluppare vigorosamente la tecnologia della metallurgia delle polveri, ampliarne l'impiego nel campo dello sviluppo e dell'applicazione delle nuove energie e sfruttarne il ruolo nella tutela dello sviluppo sostenibile delle nuove energie.
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