稀土在能源環(huán)保中的應(yīng)用

董潤澤

[摘 ?要]隨著全球經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的物質(zhì)追求也越來越多，急劇增加的物質(zhì)需求量會(huì)使環(huán)境污染和能源緊缺問題越來越突出，人們?cè)谧非笪镔|(zhì)享受的同時(shí)，也要尊重大自然饋予我們的物質(zhì)，有效利用大自然，積極開發(fā)新能源，將環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排落到實(shí)處，這是我們面臨噬待解決的大問題和大挑戰(zhàn)。本篇文章從稀土資源在能源環(huán)保方面的應(yīng)用入手，對(duì)稀土應(yīng)用的環(huán)保價(jià)值和意義做了相關(guān)研究，并提出一些建設(shè)性建議以達(dá)到能源環(huán)保應(yīng)用的最大化。

[關(guān)鍵詞]稀土;能源環(huán)保;應(yīng)用;節(jié)能

中圖分類號(hào)：O614.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）22-0186-01

由于人們?nèi)找嬖黾拥奈镔|(zhì)需求，使得能源緊缺問題越來越嚴(yán)重，能源緊缺又會(huì)給環(huán)境污染帶來間接影響，所以，環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵問題在于如何有效利用能源，節(jié)約能源，我國在能源利用方面的政策是開源和節(jié)能，開源，積極開發(fā)新能源，節(jié)能，節(jié)約有限能源，只有兩者有機(jī)結(jié)合，才能真正解決能源緊缺的問題。只是一味的開發(fā)新能源而不節(jié)約高效利用能源并不能滿足現(xiàn)今物欲橫流的社會(huì)，甚至?xí)碡?fù)面的環(huán)境污染問題，而僅僅在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上節(jié)流，不去挖掘更加環(huán)保的新能源，也只能是坐吃山空，所以開源和節(jié)能要齊頭并進(jìn)，兩手都要抓，兩手都要硬，才能緩解日益嚴(yán)重的能源緊缺問題。稀土作為一種新能源的誕生，稀土元素的特殊結(jié)構(gòu)使得它具有許多獨(dú)特的性能，對(duì)能源環(huán)保有著非常重要的作用和利用價(jià)值。

首先稀土儲(chǔ)氫材料和氫能源的開發(fā)與利用的研究，是當(dāng)今能源環(huán)保的一大課題，氫能源的獨(dú)特性能包括潔凈、無毒、無污染，且資源豐富，提取便利，利用率高等優(yōu)點(diǎn)，所有的物質(zhì)都有其兩面性，氫能源也不例外，它就像把雙刃劍，也有其難以攻克的問題，例如氫能源容易氣化、著火、爆炸，危險(xiǎn)系數(shù)較高，而且氫能源的儲(chǔ)存和運(yùn)輸也是一大難題，這些都是氫能源開發(fā)和利用的制約因素。稀土鑭鎳合金也是氫能源開發(fā)和利用的重要合成體，在氫能源的開發(fā) 中發(fā)揮著重要的作用。

氫能源有三種儲(chǔ)存方式，即先進(jìn)行壓縮，然后存儲(chǔ)在高壓容器之中;或?qū)錃膺M(jìn)行液化，然后存儲(chǔ)于絕熱容器之中;或與其他金屬及合金合成后，以固體氫氣化合物的形式進(jìn)行儲(chǔ)存。三種存儲(chǔ)方法中，以固體氫化物的形式進(jìn)行存儲(chǔ)是用儲(chǔ)氫材料吸附于氫氣中，就像海綿吸水原理一樣，這種存儲(chǔ)效率最高，而且合成氫化物方式簡便，安全系數(shù)高，而且氫能源在儲(chǔ)存前后性能不變，因此此存儲(chǔ)方式是現(xiàn)今為止最為理想的存儲(chǔ)方式，最好的儲(chǔ)氫材料，而且在現(xiàn)實(shí)生活中利用也較為普遍和廣泛。例如電瓶車，就是以儲(chǔ)氫材料存儲(chǔ)氫能源作為電瓶車燃料，節(jié)能環(huán)保，真正做到“零”排放。

氫能源的提取過程也是研究的重點(diǎn)，怎樣才能提取出純度高的氫能源，科研工作者也做出極大地努力，最后發(fā)現(xiàn)，稀土儲(chǔ)氫材料可以經(jīng)過吸收和釋放氫能源的過程提純和回收氫氣，而且提純度高，回收率高，僅僅需要一次吸收循環(huán)就可以把四個(gè)九提純到七個(gè)九的超純氫，足以說明此方法的提純效果非常好，回收利用率非常高。

稀土氫能源在用于制造鎳氫電池、燃料方面應(yīng)用較為廣泛，例如可以用一些稀土合金取代鎘來做成電池的陰極材料，從而制作出鎳氫電池。這種電池的工作原理是當(dāng)電池充滿電時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫能源，從而被電極吸收得到稀土合金物，電池在放電過程中金屬氫化物所釋放的氫能源就會(huì)被氧化成水，稀土儲(chǔ)氫合金電極有諸如以下優(yōu)點(diǎn)被廣為應(yīng)用，極易被活化、平坦的充電曲線以及抗中毒性能優(yōu)越等，所以是最為理想的儲(chǔ)氫材料。稀土儲(chǔ)氫合金電極制成的鎳氫電池與普通的鎳鎘電池相比，具有儲(chǔ)電容量大、安全無毒、無污染以及使用壽命相對(duì)較長等優(yōu)點(diǎn)，因此被人稱之為“綠色電池”。

稀土在節(jié)能光學(xué)材料中的應(yīng)用也較為廣泛。首先什么叫做稀土發(fā)光材料？是指在所有的發(fā)光材料中，無論是基質(zhì)還是激活劑或敏化劑等材料，只要其中含有稀土元素，都被統(tǒng)稱為稀土發(fā)光材料。稀土發(fā)光材料在節(jié)能方面做出巨大貢獻(xiàn)，應(yīng)用如下：熒光燈的制造就是利用了稀土元素，其中紅、綠、藍(lán)三種基本色調(diào)的熒光粉就是將稀土元素作為主要成分的，運(yùn)用稀土元素制作的熒光燈屬于高效節(jié)能燈，它相比普通的白熾燈節(jié)能效果好，節(jié)能率能夠達(dá)到80%，這種效果已經(jīng)相當(dāng)可觀，而且它還具備許多獨(dú)特性能，例如照明度高、顯色度好、使用壽命長、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)而且辨別率高，不失真，是當(dāng)今能源日益緊缺的人類的福音，在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。稀土元素在夜光材料中也有著重要應(yīng)用，現(xiàn)在新興的一種無燈絲燈泡就是利用了稀土技術(shù)、納米技術(shù)制作而成，這種產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是具備超長的使用壽命，從這一點(diǎn)出發(fā)，就能夠帶來極大的能源節(jié)省效益，其次綠色環(huán)保，且高效節(jié)能，因此成為一種先進(jìn)的新型光源，它的耗電率相比普通的白熾燈非常低，僅僅是白熾燈的六分之一，也就是說白熾燈照明一小時(shí)，相當(dāng)于無燈絲燈泡照明六小時(shí)，節(jié)能效果如此之好，而且無燈絲燈泡在工作時(shí)啟動(dòng)很快、不會(huì)出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象，抗沖擊力較好，即使在特殊情況之下連續(xù)進(jìn)行開關(guān)燈操作也不會(huì)對(duì)無燈絲燈泡造成損害，特別適合現(xiàn)在一些聲控?zé)?、光控?zé)舻陌惭b?，F(xiàn)在人們對(duì)于夜光物品的需求量不斷增加，因?yàn)橐构馕锲肥褂幂^為便利，藝術(shù)欣賞價(jià)值較高，所以將稀土技術(shù)運(yùn)用于夜光物品上帶來的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益也是不可估量的。某些稀土元素可以將日光照射的能量加以吸收，并儲(chǔ)存起來，然后以發(fā)光的形式慢慢釋放出來，所以即使在無光照的夜晚仍然可以發(fā)出可見光，而它的發(fā)光時(shí)間與材料的性能相關(guān)，一些熒光物品都能夠達(dá)到十二小時(shí)以上，可以用它制作街道路標(biāo)、門牌標(biāo)號(hào)以及安全消防標(biāo)志等等，由于它熒光發(fā)光率高、強(qiáng)度高、延長時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，所以具有廣闊的應(yīng)用前景。

稀土元素在永磁材料中的應(yīng)用也較為廣泛，是一種重要的節(jié)能環(huán)保材料。永磁材料也應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多方面，例如稀土永磁電機(jī)，用稀土永磁體制成的電機(jī)磁體體積較小，占用空間少，所以損耗小而且不發(fā)熱，大大提高了永磁電機(jī)的工作效率。同樣體積大小、同等重量的永磁電機(jī)所輸出的功率可以增加百分之五十以上，而同樣輸出功率的永磁電機(jī)體積、重量能夠減小百分之三十以上，因此更加節(jié)能環(huán)保，同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)的靈活性。磁懸浮列車的速度快、安全系數(shù)高、承載量大等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被大眾廣為人知，多數(shù)人們出行也將磁懸浮列車列為最佳選擇，方便快捷，安全可靠。磁懸浮列車也是利用稀土技術(shù)制造而成，在列車現(xiàn)有的鐵路軌道兩側(cè)安裝一個(gè)特制的硅鋼片，并在車廂底架上安裝磁體，通過兩者的強(qiáng)大的相互排斥力來支撐車身懸浮，從而極速前進(jìn)。磁懸浮列車由于沒有摩擦，大大節(jié)約了能源，而且?guī)缀鯖]有噪音，維修簡單，成本較低，將成為未來新興且廣泛利用的交通工具。

【總結(jié)】稀土資源除了以上筆者所描述的性能及應(yīng)用外，還有許多未知的領(lǐng)域等待著人們?nèi)ラ_發(fā)和探索，這也是未來新興能源的主要發(fā)展方向，引導(dǎo)科研工作者去不斷創(chuàng)造、不斷追尋，國際上將稀土稱之為21世紀(jì)的新興材料寶庫，足以見得稀土材料的獨(dú)特性能已經(jīng)占據(jù)新興能源的重要位置，我國稀土資源豐富，這也為其在能源環(huán)保中將起的越來越大的作用提供了有利條件。

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