新材料产业-新能源材料

新材料产业——新能源材料

发展领域

新材料是指那些新出现的或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；或采用新技术(工艺,装备)，使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料；一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。

新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为21世纪最重要和最具发展潜力的领域。随着我国能源消耗大幅度增长，煤炭、石油、天然气等传统能源已难于满足长期发展的需求，并会在消耗过程中对环境造成巨大破坏，要解决上述问题必须提高燃烧效率，实现清洁煤燃烧，开发新能源，节能降耗。这3个方面都与材料有着极为密切的关系。

新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，它是发展新能源的核心和基础。主要包括储氢合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料和发展风能、生物质能以及核能所需的关键材料等。

前景展望

新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料，主要应用于照明、供电、供热等领域。

主要包括以镍氢电池材料、锂离子电池材料为代表的绿色电池材料；燃料电池材料；太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。

当前绿色电池材料研究的热点和前沿技术包括高能储氢材料、聚合物电池材料、磷酸铁锂正极材料等。在燃料电池材料领域当前研究的热点和前沿技术包括中温固体氧化物燃料电池，电解质材料等。在太阳能电池材料领域当前研究的热点和前沿技术包括晶体硅太阳能电池材料、非晶硅薄膜电池材料、化合物薄膜电池材料和染料敏化电池材料等。

对我国来说，首先要考虑的是提高能源生产效率、减少污染，其中当务之急是逐步实现洁净煤燃烧。为了提高燃烧效率，提高热效和增加机动性，要发展超临界蒸汽发电机组、整体煤气化联合循环技术和大功率工业燃气轮机组，这些技术对材料的要求都十分苛刻，需要耐热、耐蚀、抗磨蚀、抗

冲刷的合金钢及低成本催化剂，高质量的合金钢及高温合金材料和涂层，工程陶瓷等材料，以满足高温、高强、抗蠕变、疲劳、耐蚀和长期工作的要求。此外，磁流体发电需要高性能的通道材料。

未来的清洁能源包括氢能、太阳能、风能、核聚变能等，这些能源的利用存在较多的材料问题。其中氢能的利用需要无机分离催化膜、储氢材料（储氢合金、碳纳米管等）；燃料电池需要质子交换膜、高温氧化物电极等材料；利用化学能的二次电池需要氢镍电池、锂离子电池正负极材料及快速充电系统等；太阳能电池需要多晶硅、多结非晶硅及其他高效、长寿、廉价的太阳能光伏转换材料等；风能发电需要风力发电机用大型风力发电机叶片，并要求有足够的强度和抗疲劳性能的材料，如玻璃钢、碳纤维增强塑料、增强木材等；核能发电中快中子增殖堆涉及液体钠的腐蚀等材料问题，核聚变装置需要耐中子辐射、耐高温和抗氢脆的材料；生物质能需要无机分离催化膜等等。

在节能方面也涉及到一些材料问题，如智能建筑中采用的具有保温、隔热性能的墙体材料及双层中空低辐射玻璃等；LED节能灯中采用的半导体材料；高效电力系统中采用的超导材料及技术等。

绿色二次电池的研究开发一直是国际上一系列重大科技发展计划的热点之一。基于新材料和新技术的高能量密