第一篇：燃料電池的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

燃料電池的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

王興娟，王坤勛，劉慶祥

（1.國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作中心，北京100083；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油實(shí)驗(yàn)室，北京102200； 3.濰坊市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東 濰坊261000）

摘要：燃料電池的特點(diǎn)決定了它具有廣闊的應(yīng)用前景。目前燃料電池的研究與開(kāi)發(fā)集中在4個(gè)方面：即電解質(zhì)膜、電極、燃料、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。固體氧化物燃料電池在應(yīng)用上雖然還存在一些問(wèn)題（如電極材料、制造成本、操作溫度過(guò)高等），但這并未影響其開(kāi)發(fā)研究以及商業(yè)化，固體氧化物燃料電池是當(dāng)今世界能源電池發(fā)展的主方向。

關(guān)鍵詞：燃料電池；能源；固體氧化物；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TM911.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-4962（2011）01-0006-04

能源問(wèn)題近些年一直受到廣泛的關(guān)注。隨著三大化石能源的不斷使用，能源儲(chǔ)備、過(guò)度開(kāi)采，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。世界能源組織調(diào)查顯示，包括煤、石油、天然氣等在內(nèi)的礦物質(zhì)能源將在未來(lái)的100~200年內(nèi)耗盡，新的能源利用技術(shù)將被不斷的開(kāi)發(fā)并利用起來(lái)。燃料電池就是一種潛力巨大的新能源。1 燃料電池概述

燃料電池是一種使用燃料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置。所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣，以及現(xiàn)在運(yùn)用最廣泛的汽油。最常見(jiàn)是以氫氧為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池，由于燃料價(jià)格便宜，無(wú)化學(xué)危險(xiǎn)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，這是目前其它所有動(dòng)力來(lái)源無(wú)法做到的。

由于燃料電池產(chǎn)生的電量較小，無(wú)法瞬間提供大量電能，因此只能用于平穩(wěn)供電。目前一些筆記本電腦開(kāi)始研究使用燃料電池。將燃料電池作為汽車的動(dòng)力，已被公認(rèn)為是21世紀(jì)的必然趨勢(shì)。

燃料電池用可燃性的燃料與氧反應(yīng)產(chǎn)生電力。通?？扇夹匀剂先缤咚?、汽油、甲烷、乙醇、氫等這些可燃性物質(zhì)都要經(jīng)過(guò)燃燒來(lái)加熱水，使水沸騰產(chǎn)生水蒸汽并推動(dòng)渦輪進(jìn)行發(fā)電。這種轉(zhuǎn)換方式大部分的能量通常都轉(zhuǎn)為無(wú)用的熱能，轉(zhuǎn)換效率相當(dāng)?shù)牡?，只?0%左右；而燃料電池則是以特殊催化劑使燃料與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和水，因無(wú)需推動(dòng)渦輪機(jī)等發(fā)電器具，也不需要將水加熱成水蒸氣再經(jīng)散熱變回水，所以能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)70%左右，比一般的能源利用方式高出40%，且二氧化碳排放量比一般方法低許多，水又是無(wú)害的產(chǎn)物，因此也是一種低污染性的能源。2 燃料電池的分類

（1）按燃料電池的運(yùn)行機(jī)理可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池。

（2）按電解質(zhì)的種類不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等。在燃料電池中，磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池可以冷起動(dòng)和快起動(dòng)，可以作為移動(dòng)電源，滿足特殊情況的使用要求，更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。

（3）按燃料類型分，有氫氣、甲烷、乙烷、丁烯、丁烷和天然氣等氣體燃料；甲醇、甲苯、汽油、柴油等有機(jī)液體燃料。有機(jī)液體燃料和氣體燃料必須經(jīng)過(guò)重整器“重整”為氫氣后，才能成為燃料電池的燃料。

（4）按燃料電池工作溫度分，有低溫型，工作溫度低于200 ℃；中溫型，工作溫度為200～750 ℃；高溫型，工作溫度高于750 ℃。

在常溫下工作的燃料電池，例如質(zhì)子交換膜燃料電池，這類燃料電池需要采用貴金屬作為催化劑。燃料的化學(xué)能絕大部分都能轉(zhuǎn)化為電能，只產(chǎn)生少量的廢熱和水，不產(chǎn)生污染大氣環(huán)境的氮氧化物。不需要廢熱能量回收裝置，體積較小，質(zhì)量較輕。但催化劑鉑會(huì)與工作介質(zhì)中的一氧化碳發(fā)生作用后產(chǎn)生“中毒”現(xiàn)象而失效，使燃料電池效率降低或完全損壞，而且鉑的價(jià)格很高，增加了燃料電池的成本。

另一類是在高溫（600~1 000 ℃）下工作的燃料電池，例如熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池，這類的燃料電池不需要采用貴金屬作為催化劑。但由于工作溫度高，需要采用復(fù)合廢熱回收裝置來(lái)利用廢熱，體積大，質(zhì)量重，只適合用于大功率的發(fā)電廠中。3 燃料電池的研究進(jìn)展 3.1 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)就開(kāi)展燃料電池方面的研究，在燃料電池關(guān)鍵材料、關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新方面取得了許多突破。政府十分注重燃料電池的研究開(kāi)發(fā)，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出30 kW級(jí)氫氧燃料電極、燃料電池電動(dòng)汽車等。燃料電池技術(shù)特別是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，相繼開(kāi)發(fā)出60 kW、75 kW等多種規(guī)格的質(zhì)子交換膜燃料電池組。開(kāi)發(fā)出電動(dòng)轎車用凈輸出40 kW、城市客車用凈輸出100 kW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，使中國(guó)的燃料電池技術(shù)跨入世界先進(jìn)國(guó)家行列。

國(guó)內(nèi)對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的各個(gè)組件的開(kāi)發(fā)研究都取得了較大的進(jìn)展。其中對(duì)于催化劑方面：清華大學(xué)科研人員研制出新型鉑/碳電極催化劑。將碳載體在使用前置于一氧化碳中活化處理，即將碳載體置于流動(dòng)的一氧化碳?xì)庵屑訜岬?50~900 ℃，活化處理l~12 h，再用沉淀法把Pt負(fù)載到碳載體上，得到Pt/C催化劑；長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研制出納米級(jí)高活性電催化劑用作陽(yáng)極催化劑。該催化劑粒度均勻，粒徑約（4±0.5）nm，電化學(xué)性能優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品；復(fù)旦大學(xué)利用沉淀方法在表面活性劑存在時(shí)，制得納米負(fù)載壁鉑/碳催化劑，該催化劑使用效果非常好；此外，我國(guó)科研人員在研究催化劑時(shí)普遍把粉末狀活性炭加入氯鉑酸溶液，再加入過(guò)量甲醛還原，反應(yīng)中采用軟脂酸、硬脂酸或硅油作為表面活性劑，摻雜組分是Pd、Ir、Ru等金屬元素或非金屬物質(zhì)之一。

在電極組合件方面：北京世紀(jì)富原燃料電池有限公司開(kāi)發(fā)出橫板涂敷法，在一片質(zhì)子交換膜上制作多個(gè)膜電極的燃料電池，由一片質(zhì)子交換膜、多個(gè)催化層和多個(gè)擴(kuò)散層組成多個(gè)膜電極，由多個(gè)膜電極和多個(gè)導(dǎo)流板組成多個(gè)發(fā)電單元；北京太陽(yáng)能新技術(shù)公司研制出陶瓷型無(wú)機(jī)復(fù)合材料厚膜電極，材料中組分質(zhì)量百分含量為：石墨25％~30％、Ag 25％~30％、PbO 30％~35％、BO 6％~8％、SiO22％~4％，將金屬或非金屬與導(dǎo)電粉末等氧化物組成的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑摻合，絲網(wǎng)印刷，燒結(jié)，形成微觀網(wǎng)絡(luò)式導(dǎo)電通道。

在質(zhì)子交換膜方面：清華大學(xué)研制出聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸PEM。聚偏氟乙烯溶于甲基吡咯烷酮溶劑中，將該高分子溶液加熱至甲基吡咯烷酮的沸騰溫度，在該溫度下回流0.5~5 h，溫度降至90 ℃，然后向溶液中加入引發(fā)劑，在90 ℃保溫1~5 h后降至室溫，再向溶液中加入三氯甲烷，直至不溶性固體全部沉淀，將固體取出，加引發(fā)劑，再經(jīng)處理便制得此種質(zhì)子交換膜。

在雙極板方面：天津電源研究所研制出實(shí)用新型雙極板，它包括金屬板氣體反應(yīng)區(qū)域、氣體進(jìn)口、氣體出口。金屬板上、下面氣體反應(yīng)區(qū)域周圍分別設(shè)有凹槽，氣體進(jìn)口、氣體出口與氣體反應(yīng)區(qū)域之間分別設(shè)置有暗孔道。該設(shè)計(jì)改善了電池組的密封性，延長(zhǎng)了其壽命，提高了性能；大連化學(xué)物理研究所研制出的雙極板由3層薄金屬板構(gòu)成，中間為導(dǎo)電流不透氣液的分隔板，兩邊分別置有帶條狀溝槽的導(dǎo)流板，條狀溝槽占整個(gè)工作面積的50％~80%。這種新穎的設(shè)計(jì)提高了反應(yīng)氣的利用率，從而提高了電池性能。

在電解質(zhì)方面：吉林大學(xué)研制出固體復(fù)合電解質(zhì)，它由基體材料Ce1-xRexO2-d和Ni、Al、Co、Na、Ca、K的金屬化合物或NiAl化合物添加劑合成，經(jīng)過(guò)混合、研磨、燒結(jié)、冷卻、粉碎、研磨等工藝制成。它是用模具直接壓制成薄片，燒結(jié)后強(qiáng)度可達(dá)到10 MPa。用它作PEMFC電解質(zhì)，可使用甲醇、乙醇、甲烷和乙烷等多種燃料；上海交通大學(xué)研制出新型電解質(zhì)—帶磺酸鹽側(cè)基、羧酸鹽側(cè)基的聚芳醚酮，該聚合物可作為PEM的陽(yáng)離子組分。3.2 國(guó)外的研究現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家都將大型燃料電池的開(kāi)發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在已取得了許多重要成果，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)而廣泛應(yīng)用于發(fā)電及汽車上。值得注意的是這種重要的新型發(fā)電方式可以大大降低空氣污染及解決電力供應(yīng)、電網(wǎng)調(diào)峰問(wèn)題，2 MW、4.5 MW、11 MW成套燃料電池發(fā)電設(shè)備已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，各等級(jí)的燃料電池發(fā)電廠相繼在一些發(fā)達(dá)國(guó)家建成。

燃料電池的高效率、無(wú)污染、建設(shè)周期短、易維護(hù)以及低成本的潛能將引爆21世紀(jì)新能源與環(huán)保的綠色革命。如今，在北美、日本和歐洲，燃料電池發(fā)電正以急起直追的勢(shì)頭快步進(jìn)入工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的階段，將成為21世紀(jì)繼火電、水電、核電后的第4代發(fā)電方式。燃料電池技術(shù)在國(guó)外的迅猛發(fā)展必須引起我們的足夠重視，現(xiàn)在它已是能源、電力行業(yè)不得不正視的課題。

由于堿性燃料電池在實(shí)際使用中，往往采用空氣作為氧化劑，會(huì)受CO2毒化而大大降低效率和使用壽命，因此，人們認(rèn)為堿性燃料電池不適合作為汽車動(dòng)力等方面，并將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了質(zhì)子交換膜燃料電池，只有少數(shù)機(jī)構(gòu)還在對(duì)堿性燃料電池進(jìn)行研究。為了解決堿性燃料電池這一問(wèn)題國(guó)外進(jìn)行了大量的研究工作。

E.Gulzow等研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電極采用特殊方法制備時(shí)，可以在CO2含量較高的條件下正常運(yùn)行而不受毒化。在電極制備中，催化劑材料與PTFE（聚四氟乙烯）細(xì)顆粒在高速下混合，粒徑小于1mm的PTFE小顆粒覆蓋在催化劑表面，增加了電極強(qiáng)度，同時(shí)也避免了電極被電解液完全淹沒(méi)，減小了碳酸鹽析出堵塞微孔及對(duì)電極造成機(jī)械損害的可能性。此外，還允許氣體進(jìn)入電極，在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域形成1個(gè)3相區(qū)；S.Rahman等將通常電極制備的干法和濕法相結(jié)合，提出了過(guò)濾法，通過(guò)控制PTFE的含量和碾磨時(shí)間來(lái)優(yōu)化電極的性能。研究表明：當(dāng)PTFE的含量為8％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、碾磨時(shí)間為60 s時(shí)，電極性能最好。通過(guò)新的電極制備方法，堿性燃料電池可承受較高的CO2濃度；E.Gulzow等在氧氣中加入5％的CO2，對(duì)堿性燃料電池電極進(jìn)行連續(xù)3 500 h的實(shí)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)CO2對(duì)電極的壽命和性能帶來(lái)影響，說(shuō)明新的電極制備方法可解決電極CO2毒化的問(wèn)題。

另外也有人提出采用氨作為氫源，避免CO2的毒化問(wèn)題。氨在室溫下僅需8~9 MPa就可被液化，不需較高能量消耗，且價(jià)格低，已有比較完善的生產(chǎn)、運(yùn)輸體系，而氫的使用則需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。氨具有強(qiáng)烈刺鼻的氣味，其泄漏很容易檢測(cè)。和其它燃料相比，氨更為清潔，不會(huì)對(duì)土地造成破壞。氨的爆炸范圍比較小，僅15％~28％（體積分?jǐn)?shù)），相對(duì)安全。在堿性燃料電池使用中，只需在燃料入口增加1個(gè)重整器，將NH3分解為N2和H2即可。所以NH3將有望在堿性燃料電池中廣泛使用，具有較好的發(fā)展前景。3.3 燃料電池最新成果

Mobion燃料電池使用了MTIMicro公司的Mobion專利芯片來(lái)簡(jiǎn)化燃料電池內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這樣也可以有效降低燃料電池的成本。這種芯片集成了1個(gè)流質(zhì)的能源模塊，可以讓燃料電池在0~40 ℃之間的溫度條件下和任何濕度條件下使用。Mobion芯片采用了100%甲醇設(shè)計(jì)，并使用了被動(dòng)直接甲醇燃料電池技術(shù)。整個(gè)芯片的體積只有9 cm3，可以輕松地被嵌入到各種便攜式電子產(chǎn)品中。MTIMicro公司表示，Mobion燃料電池可以提供0.050 W/cm2和1.4（W·h）/cm3的能量，并且整個(gè)芯片的重量不足29 g。4 燃料電池的應(yīng)用前景

燃料電池的特點(diǎn)決定了它具有廣闊的應(yīng)用前景。它可以用作小型發(fā)電設(shè)備；作為長(zhǎng)效電池；應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。

燃料電池用作發(fā)電設(shè)備，是因?yàn)槠鋬r(jià)格有可能與一般的發(fā)電設(shè)備相競(jìng)爭(zhēng)。但燃料電池在電動(dòng)汽車上的商業(yè)應(yīng)用前景是遠(yuǎn)期的，因?yàn)槠囆枰氖前l(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的價(jià)格遠(yuǎn)比燃料電池要便宜，因此在短期內(nèi)，燃料電池汽車在價(jià)格上難以與其他汽車相競(jìng)爭(zhēng)。

目前燃料電池研究與開(kāi)發(fā)集中在4個(gè)方面：（1）電解質(zhì)膜；（2）電極；（3）燃料；（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。日美歐各廠家開(kāi)發(fā)面向便攜電子設(shè)備的燃料電池，尤其重視（1）~（3）方面的材料研究與開(kāi)發(fā)。第4方面的研究課題是燃料電池的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，前3個(gè)方面是構(gòu)成燃料電池的必要準(zhǔn)備，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是燃料電池的最終結(jié)果。

燃料電池，特別是固體氧化物燃料電池的開(kāi)發(fā)研究以及商業(yè)化，是解決世界節(jié)能和環(huán)保的重要手段，受到了包括美國(guó)、歐洲、日本、澳大利亞、韓國(guó)等世界諸多國(guó)家的普遍重視。盡管目前固體氧化物燃料在應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題，如電極材料、制造成本、操作溫度過(guò)高等等問(wèn)題，但瑕不掩瑜，加快固體氧化物燃料電池發(fā)展必然是世界能源發(fā)展的總趨勢(shì)。

降低電池操作溫度和微型化是固體氧化物燃料電池的發(fā)展趨勢(shì)。其關(guān)鍵部件的材料制備成為制約固體氧化物燃料電池發(fā)展的瓶頸。應(yīng)突破的關(guān)鍵技術(shù)主要有：（1）高性能電極材料及其制備技術(shù)；（2）新型電解質(zhì)材料及電極支撐電解質(zhì)隔膜的制備技術(shù)；（3）電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其制備技術(shù)；（4）電池的結(jié)構(gòu)、性能與表征的研究。5 結(jié)束語(yǔ)

燃料電池的研究與發(fā)展，為便攜式電子設(shè)備帶來(lái)一場(chǎng)深刻的革命，并且還會(huì)波及到汽車業(yè)、住宅以及社會(huì)各方面的集中供電系統(tǒng)。它將把人們由集中供電帶進(jìn)分散供電的新時(shí)代。因?yàn)樘?yáng)能供電雖然能替代部分能源，但它受天氣與氣候的制約，核能利用又存在安全問(wèn)題。而燃料電池供電，沒(méi)有二氧化碳的排放，解決了火力發(fā)電使全球環(huán)境污染的問(wèn)題，是純正的綠色清潔能源。

隨著燃料電池關(guān)鍵技術(shù)瓶頸得以解決，以及新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究和商業(yè)化運(yùn)作，發(fā)展中的燃料電池技術(shù)必將能夠加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與可持續(xù)化發(fā)展步伐。

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第二篇：燃料電池技術(shù)

燃料電池技術(shù)

發(fā) 展 動(dòng) 態(tài)

北京天恒可持續(xù)發(fā)展研究所

2000年7月

目錄

為開(kāi)發(fā)生物質(zhì)燃料電池，ERC在中國(guó)建立合資企業(yè).........................................................................3 通用電氣公司和PLUG POWER公司將提供住宅用燃料電池..........................................................3 燃料電池機(jī)車比傳統(tǒng)電氣化鐵路的經(jīng)濟(jì)性更好嗎？...........................................................................3 09/15/98Texaco公司說(shuō)：“傳統(tǒng)”石油公司將被淘汰。

休斯敦-據(jù)路透社報(bào)道，Texaco主席兼首席執(zhí)行官Peter Bijur在出席在休斯敦召開(kāi)的世界能源理事會(huì)第17次會(huì)議上發(fā)表這番評(píng)論說(shuō)：“傳統(tǒng)石油公司的日子已經(jīng)屈指可數(shù)了，其中一個(gè)原因是諸如燃料電池的先進(jìn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。”“我相信我們正在與傳統(tǒng)石油公司共度最后時(shí)光”，Bijur說(shuō)。他認(rèn)為當(dāng)前石油工業(yè)面臨的壓力來(lái)自于新的運(yùn)輸技術(shù)，例如用燃料電池驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸車輛，而不再使用汽油，以及那些據(jù)Bijur預(yù)計(jì)“將對(duì)自然資源加強(qiáng)控制”的國(guó)家。他預(yù)測(cè)，未來(lái)的石油公司提供更多的專業(yè)技術(shù)，而不是在新地方開(kāi)采石油。Bijur說(shuō)：“一個(gè)石油公司的價(jià)值將不再是其儲(chǔ)量的價(jià)值，而是其技術(shù)的價(jià)值?！?/p>

Energy Partners公司發(fā)布其第一個(gè)燃料電池組

Energy Partners公司最近向燃料電池研究開(kāi)發(fā)市場(chǎng)介紹了其研制的NG2000型先進(jìn)質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池組，并向Virginia Tech公司提供了NG2000-20燃料電池組，這個(gè)電池組的功率為20千瓦，將安裝在混合動(dòng)力汽車(HEV)上。Energy Partners公司的質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)和Virginia Tech公司的混合動(dòng)力汽車將參加1999年6月美國(guó)能源部的未來(lái)汽車的挑戰(zhàn)展示會(huì)。該燃料電池公司還宣布將提供5千瓦、10千瓦和20千瓦的型號(hào)以滿足燃料電池測(cè)試、開(kāi)發(fā)和示范項(xiàng)目的需求。Energy Partners公司希望在明年早些時(shí)候推出新型的NG2000可變?nèi)剂想姵亟M。(BUSINESS WIRE: 10/15)

Edison Technology Solutions對(duì)燃料電池與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行示范 洛杉磯-Edison Technology Solutions是Edison國(guó)際公司的一個(gè)下屬單位，4 也是南加利福尼亞Edison公司的母公司。上個(gè)星期三，該公司宣布他們研究開(kāi)發(fā)成功功率為250千瓦的聯(lián)合發(fā)電站。公司說(shuō)這個(gè)發(fā)電站將把燃料電池和燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)合在一起。這種發(fā)電站的成本比單純的燃料電池系統(tǒng)低，而效率是單純的微型燃?xì)廨啓C(jī)的兩倍。Edison Technology公司總裁Vikram Budhraja在說(shuō)明中說(shuō)：“最根本的改變?cè)谟诎l(fā)電過(guò)程，原有的規(guī)模效益被制造效益取代。”他還說(shuō)，由于效率提高意味著燃料成本降低并能夠防止價(jià)格波動(dòng)，同時(shí)排放減少將減輕當(dāng)?shù)氐年P(guān)注程度，小規(guī)模的發(fā)電站將能夠吸引大批的用戶。該公司宣布第一個(gè)發(fā)電站由200千瓦增壓固體氧氣燃料電池和50千瓦使用天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組成，并將于1999年中期安裝在加利福尼亞大學(xué)。(C)Reuters Limited 1998.東芝和UTC聯(lián)合開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)

東芝公司將與美國(guó)的聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)合作開(kāi)發(fā)用于電動(dòng)汽車的小型燃料電池。這兩個(gè)公司已經(jīng)在美國(guó)建立了合資企業(yè)，并希望在2003年以前能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。新公司為國(guó)際燃料電池公司，其90%的股份由飛機(jī)零部件制造商UTS掌握，其余部分由東芝公司掌握。兩公司宣布這個(gè)建于康涅狄格州的合資企業(yè)在2000年以前將開(kāi)發(fā)功率為50千瓦的小型節(jié)能燃料電池。東芝公司和UTC已經(jīng)合作開(kāi)發(fā)了用作工廠或辦公樓發(fā)電機(jī)的200千瓦燃料電池。早時(shí)候的公司還為美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局提供了航天飛機(jī)上使用的燃料電池。東芝公司說(shuō)未來(lái)10年內(nèi)燃料電池驅(qū)動(dòng)汽車市場(chǎng)的年銷售額預(yù)計(jì)將達(dá)到8,000億日元(55億美元)。據(jù)稱，新型燃料電池的效率為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍。(ASIA PULSE: 8/2)

福特、Ballard和戴姆勒-奔馳成立新合資公司

福特、Ballard和戴姆勒-奔馳三家公司公布了其聯(lián)合企業(yè)的新名稱和標(biāo)志，這個(gè)聯(lián)合企業(yè)將為燃料電池汽車的汽車開(kāi)發(fā)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。去年4月，福特、Ballard動(dòng)力系統(tǒng)和戴姆勒宣布建立全球聯(lián)盟，旨在成為在全世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的燃料電池驅(qū)動(dòng)轎車、卡車和大客車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和配件的生產(chǎn)商，Ecostar是 5 那時(shí)建立的兩個(gè)企業(yè)之一。新的合作企業(yè)將為電池驅(qū)動(dòng)和混合動(dòng)力汽車開(kāi)發(fā)先進(jìn)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以及非汽車方面應(yīng)用，如固定式的發(fā)電站。公司宣布他們的目標(biāo)是建立生產(chǎn)這些配件的基地并最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。福特是Ecostar公司的主要持股人，而B(niǎo)allard擁有21%的股份，戴姆勒-奔馳擁有17%。DDB燃料電池發(fā)電機(jī)GmbH公司是合資企業(yè)中的第二個(gè)，主要持股人是戴姆勒-奔馳公司，而B(niǎo)allard和福特分別擁有27%和22%的股份。DDB公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)燃料電池系統(tǒng)。福特、Ballard和戴姆勒-奔馳三家公司一共已經(jīng)為聯(lián)盟投資超過(guò)7億美元，其中福特公司投入4.2億美元的現(xiàn)金、技術(shù)和資產(chǎn)。該公司宣布其目標(biāo)為在2004年之前使燃料電池動(dòng)力系能夠支持燃料電池汽車的商業(yè)化生產(chǎn)。(FORD RELEASE: 8/6)

殼牌公司計(jì)劃開(kāi)發(fā)氫技術(shù)

殼牌(英國(guó))有限公司的主席兼首席執(zhí)行官Chris Fay說(shuō)，殼牌(英國(guó))有限公司支持對(duì)氫作為運(yùn)輸燃料的開(kāi)發(fā)，并已經(jīng)決定投入資金對(duì)氫驅(qū)動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)行研究。Chris Fay 說(shuō)：“殼牌公司已經(jīng)與其它公司合作建立了專門研究氫生產(chǎn)和新型燃料電池技術(shù)的發(fā)展機(jī)會(huì)的氫經(jīng)濟(jì)研究小組?！彼€說(shuō)：“我們相信氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的汽車很可能會(huì)在2005年之前進(jìn)入歐洲和美國(guó)的汽車市場(chǎng)”?！霸跉づ乒?，我們確信，氫與液化氣類似，代表著明天的燃料?！钡聡?guó)寶馬汽車公司也同意殼牌在支持氫作為替代推進(jìn)系統(tǒng)的首選燃料的立場(chǎng)。寶馬公司已經(jīng)示范了一個(gè)自動(dòng)化加注高度冷卻液氫的加油站。ZEVCO 報(bào)紙?jiān)u論說(shuō)：“殼牌石油公司正在開(kāi)始其應(yīng)用于運(yùn)輸行業(yè)的氫氣供應(yīng)和銷售的業(yè)務(wù)?！薄斑@標(biāo)志著氫不再僅僅是一種工業(yè)氣體，也將成為(運(yùn)輸)燃料，而且隨著生產(chǎn)成本降低，大規(guī)模生產(chǎn)也將呼之欲出?！?HART'S EUROPEAN FUELS NEWS: 8/5)

殼牌公司和戴姆勒-奔馳汽車公司聯(lián)合研究氫驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車

殼牌公司最近宣布將與戴姆勒-奔馳公司的一個(gè)子公司合作開(kāi)發(fā)新一代氫燃料汽 6 車。殼牌公司希望利用DDB燃料電池發(fā)電機(jī)GmbH 中采用的燃料電池新技術(shù)把氫氣轉(zhuǎn)化為電能并用于未來(lái)的電動(dòng)汽車中。這兩個(gè)公司在聲明中說(shuō)：“結(jié)果將是汽車既具有燃料電池動(dòng)力所帶來(lái)的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，又能夠方便地在已有的加油站中添加燃料?！睔づ乒菊谠囼?yàn)把DDB燃料電池與本公司的可以把液體燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體的催化劑部分氧化技術(shù)相結(jié)合。殼牌公司相信燃料電池可以象汽油和柴油一樣驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而且排放和噪音都很小。殼牌公司說(shuō)：“戴姆勒-奔馳公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了使用車載氫氣為燃料的汽車和使用在汽車內(nèi)部甲醇轉(zhuǎn)化的氫氣為燃料的汽車?！?REUTERS: 8/17)

美國(guó)通用汽車公司與Ballard動(dòng)力系統(tǒng)公司簽訂協(xié)議

作為正在進(jìn)行的燃料電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的一部分，通用汽車公司最近為Ballard動(dòng)力系統(tǒng)公司提供了價(jià)值70萬(wàn)美元的協(xié)議。Ballard公司總裁Firoz Rasul 說(shuō)：“Ballard公司珍視與通用汽車公司目前的關(guān)系，購(gòu)買燃料電池測(cè)試設(shè)備和相關(guān)服務(wù)表明通用汽車公司對(duì)燃料電池汽車的一貫興趣和貢獻(xiàn)?！盉allard公司的燃料電池可以把天然氣、甲醇或氫燃料在不經(jīng)過(guò)燃燒的情況下轉(zhuǎn)化為電能，在過(guò)程中不產(chǎn)生任何污染排放。(BALLARD RELEASE: 8/14)

電力公司建設(shè)歐洲第一座質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電站

四個(gè)德國(guó)電力公司和一個(gè)法國(guó)電力公司將于明年在德國(guó)柏林建設(shè)歐洲第一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電站。這座250千瓦的發(fā)電站將在1999年下半年安裝，并預(yù)計(jì)在安裝另一套熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備后馬上開(kāi)始發(fā)電。發(fā)電站將由法國(guó)GEC Alsthom公司的德國(guó)子公司Alstom Energietechnik建設(shè)和安裝，法國(guó)GEC Alsthom公司在今年早些時(shí)候與Ballard發(fā)電系統(tǒng)公司建立了伙伴關(guān)系。另外，漢堡的HEW公司，漢諾威的PreussenElektra公司，柏林的VEAG公司和Bewag公司，法國(guó)巴黎的Electricite公司也將參加這個(gè)項(xiàng)目。這個(gè)投資417萬(wàn)美元的項(xiàng)目將建在原東德所屬柏林的Treptowq區(qū)的一個(gè)熱力發(fā)電站旁邊。根據(jù)HEW公司提供的信息，歐盟將負(fù)擔(dān)項(xiàng)目總投資額的40%。Bewag公司說(shuō)在歐洲其它 地區(qū)也將建設(shè)燃料電池發(fā)電站。這個(gè)公司說(shuō)，五個(gè)電力公司將“鼓勵(lì)在示范項(xiàng)目框架內(nèi)的燃料電池開(kāi)發(fā)”，在柏林的這個(gè)項(xiàng)目是多公司合作研究的第一個(gè)項(xiàng)目。(HYDROGEN & FUEL CELL LETTER: SEPTEMBER 1998)

NABI將引進(jìn)燃料電池公共汽車

北美公共汽車工業(yè)(NABI)宣布其將在明年向公眾展示新一代用先進(jìn)材料建造并由天然氣燃料電池驅(qū)動(dòng)的輕型公共汽車。預(yù)計(jì)于明年5月在美國(guó)面世的燃料電池公共汽車將包括長(zhǎng)度為40英尺的低頂公共汽車、45英尺長(zhǎng)的長(zhǎng)途汽車，和長(zhǎng)度為30英尺的低頂混合動(dòng)力公共汽車，這些型號(hào)都由使用壓縮天然氣為燃料的燃料電池來(lái)驅(qū)動(dòng)。(NATURAL GAS FUELS: SEPTEMBER 1998)

燃料電池汽車－下一代 競(jìng)賽正在繼續(xù)。全世界的汽車生產(chǎn)商都在開(kāi)發(fā)無(wú)污染排放的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)看起來(lái)處于領(lǐng)先地位。美國(guó)通用汽車公司的全球替代推進(jìn)中心主任Byron McCormick說(shuō)：“在所有技術(shù)之中，燃料電池汽車看起來(lái)是最有發(fā)展前途的，很有可能成為下一代批量生產(chǎn)的汽車。”戴姆勒-奔馳汽車公司和通用汽車公司的燃料電池汽車都使用液體甲醇為燃料，把甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣并通過(guò)燃料電池發(fā)電來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。另外，兩種汽車都有車載制氫設(shè)備和電池。豐田汽車公司及其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手本田汽車公司都計(jì)劃在2003年之前把燃料電池汽車投放市場(chǎng)。汽車生產(chǎn)商一致認(rèn)為氫燃料電池汽車的性能與傳統(tǒng)汽車近似，但是效率更高，而且沒(méi)有污染排放。但是，燃料電池的成功將取決于其成本。戴姆勒-奔馳汽車公司的發(fā)言人說(shuō)：“我們的目標(biāo)是在2004年能夠把成本可以與柴油機(jī)汽車相競(jìng)爭(zhēng)的燃料電池汽車商業(yè)化。我們發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者不愿意為環(huán)保原因而支付額外費(fèi)用，他們的決定取決于成本?！?REUTERS: 9/17)

日本公司開(kāi)發(fā)燃料電池汽車

利于環(huán)保的先進(jìn)技術(shù)汽車的未來(lái)應(yīng)該包括燃料電池，尤其是當(dāng)燃料電池變得更小、效率更高時(shí)。世界上的汽車制造商準(zhǔn)備最早在2004年推出燃料電池汽車，8 日本Asahi 化學(xué)工業(yè)公司和日產(chǎn)汽車公司取得的技術(shù)進(jìn)步將使燃料電池汽車成為現(xiàn)實(shí)。燃料電池汽車技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)包括尺寸和效率。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)燃料電池的尺寸縮小到適合于汽車時(shí)，其動(dòng)力輸出只有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一半。Asahi化學(xué)工業(yè)公司與Dow化學(xué)公司合作，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法能夠把燃料電池的單位體積發(fā)電功率提高一倍。這種技術(shù)利用了改進(jìn)的電極材料，而且對(duì)單個(gè)電池的測(cè)試表明一個(gè)小的電池組可以提供與傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相等的動(dòng)力。日產(chǎn)汽車公司開(kāi)發(fā)了一種當(dāng)置于電極之間可以加快燃料電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的特殊聚合膜。這種膜幾乎可以把氫離子的運(yùn)動(dòng)速度提高一倍，這樣就可以把燃料電池的總體尺寸降低，而又不犧牲動(dòng)力輸出。另外，Asahi化學(xué)工業(yè)公司與Noguchi研究所合作已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了解決一氧化碳雜質(zhì)問(wèn)題的辦法，即使一氧化碳的濃度只有100ppm，燃料電池動(dòng)力輸出也會(huì)降低一半。公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功了可以把用于發(fā)電的氫氣中一氧化碳雜質(zhì)完全消除的特殊催化劑。(ASIA PULSE: 9/24)

Medis El公司將獲得燃料電池技術(shù)

Medis El有限公司最近宣布其子公司將從兩個(gè)以色列科學(xué)家那里獲得極其先進(jìn)的用于移動(dòng)電話、傳呼設(shè)備和計(jì)算機(jī)、并最終能夠應(yīng)用于汽車的燃料電池技術(shù)。如果一切順利，這兩個(gè)發(fā)明家及其助手將獲得Medis El有限公司這家子公司的30%股份。發(fā)明者之一，Mikhael Khidekel在前蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了高導(dǎo)電性聚合體(HECP)。他還開(kāi)發(fā)了一種新型的據(jù)稱延展性極好的高導(dǎo)電性聚合體,使用這種材料可以降低燃料電池中電極設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的重量和體積。Medis El公司說(shuō)，另一個(gè)發(fā)明者Gannady Finkelstein開(kāi)發(fā)了可以大幅度降低鉑涂層材料但又能夠保持高質(zhì)量的燃料電池電極電鍍過(guò)程。公司表示要采用其在以色列航空工業(yè)(IAI)開(kāi)發(fā)的航天密封技術(shù)方面的科學(xué)知識(shí)來(lái)解決燃料電池泄漏的問(wèn)題。燃料電池將在Medis El公司的主要持股人以色列航空工業(yè)擁有的工廠進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Medis El公司主席Robert Lifton說(shuō)：“為開(kāi)發(fā)應(yīng)用于電動(dòng)汽車、家庭和其它用途的燃料電池已經(jīng)投入了上億美元，我們相信Khidekel教授和Finkelstein工程師開(kāi)發(fā)的高導(dǎo)電性聚合體和先進(jìn)的電鍍技術(shù)加上Medis El公司的自身能力將有助 于燃料電池在所有這些方面應(yīng)用的發(fā)展?！?聯(lián)系人: Robert Lifton, Medis El, 電話：212-935-8484.(MEDIS EL RELEASE: 9/28)

APCI公司和HCI公司開(kāi)發(fā)氫氣加油站

氣體產(chǎn)品和化學(xué)有限公司(APCI)與氫氣開(kāi)發(fā)有限公司(HCI)合作，為芝加哥的燃料電池公共汽車示范項(xiàng)目設(shè)計(jì)并建設(shè)了氫氣加油站。這個(gè)燃料添加系統(tǒng)包括接收、儲(chǔ)存、壓縮和氣化液氫的燃料準(zhǔn)備系統(tǒng)和用于向公共汽車上的合成燃料箱添加氣體氫氣的傳遞系統(tǒng)。為盡可能地降低泄漏，在可能的情況下使用焊管系統(tǒng)取代螺紋連接系統(tǒng)。操作人員選擇盡可能高的加注壓力，而且加注系統(tǒng)要確保不能夠超過(guò)燃料箱的壓力和溫度限制。這種系統(tǒng)還具有許多自動(dòng)的超壓關(guān)閉開(kāi)關(guān)和減壓閥門。為確保公共汽車不發(fā)生移動(dòng)，輪胎要固定在凹槽中，而且司機(jī)必須拉緊汽車的手剎車。如果其它系統(tǒng)不能夠保持汽車固定，脫逃雙重關(guān)閉裝置可以作為一種安全措施。到目前為止，加油站在示范期間運(yùn)行良好。項(xiàng)目中的所有三輛公共汽車都可以在15分鐘內(nèi)完成燃料添加。聯(lián)系人: APCI, 電話：610-481-8336.(THE CLEAN FUELS REPORT: SEPTEMBER 1998)

通用汽車公司向公眾展示燃料電池驅(qū)動(dòng)的面包車

通用汽車公司在上周的巴黎汽車展上展示了燃料電池版的Zafira面包車，這表明其已經(jīng)進(jìn)入了燃料電池載客汽車市場(chǎng)。致力于燃料電池技術(shù)商業(yè)化的獨(dú)立非盈利組織Fuel Cells 2000的執(zhí)行主任Bob Rose說(shuō)：“我們?yōu)橥ㄓ闷嚬镜淖钚鲁晒蛩麄儽硎咀ＹR。”通用汽車公司已經(jīng)在燃料電池用于運(yùn)輸用途進(jìn)行了幾十年的工作。但是Zafira面包車使這一概念成為入門關(guān)注的焦點(diǎn)。這輛由通用汽車公司在歐洲的子公司歐寶公司生產(chǎn)的面包車由以甲醇轉(zhuǎn)化的氫氣為燃料的50千瓦質(zhì)子交換膜燃料電池驅(qū)動(dòng)。通用汽車公司稱這輛車“幾乎完全不排放氮氧化物，二氧化碳排放量只相當(dāng)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一半”。而且，通用公司還稱這輛燃料電池汽車的駕駛范圍與常規(guī)汽車相似。Rose說(shuō)：“在燃料電池汽車尚處于發(fā)展階段時(shí)，通用汽車公司加入到載客汽車競(jìng)賽令人興奮，而且意義重大，也使人確信燃料電池汽車是下一代汽車的有力競(jìng)爭(zhēng)者?！蓖ㄓ闷嚬痉Q，他們計(jì)劃在2004年前完成可以商業(yè)化的燃料電池汽車。聯(lián)系人：Fuel Cells 2000, 電話：202-785-9620，傳

真

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202-785-9529，網(wǎng)

址

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http://004km.cn.(FUEL CELLS 2000 RELEASE: 10/1)

豐田汽車公司和戴姆勒-奔馳汽車公司討論環(huán)境問(wèn)題

據(jù)來(lái)自東京的消息，日本豐田汽車公司和德國(guó)戴姆勒-奔馳汽車公司將就合作開(kāi)發(fā)下一代有利于環(huán)保的汽車和零配件回收技術(shù)進(jìn)行談判。這將是豐田公司和戴姆勒-奔馳公司首次建立這種關(guān)系。自8月份來(lái)說(shuō)，兩家汽車公司已經(jīng)在德國(guó)和日本進(jìn)行了工作級(jí)會(huì)談。根據(jù)日本的消息，兩家公司在環(huán)境問(wèn)題將是引導(dǎo)未來(lái)全球汽車市場(chǎng)的決定因素方面持有一致意見(jiàn)。預(yù)計(jì)這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)將有助于為汽車生產(chǎn)建立與環(huán)境相關(guān)的技術(shù)的全球標(biāo)準(zhǔn)。兩家公司研究了讓通用汽車公司加入?yún)f(xié)議的計(jì)劃。通用汽車公司和豐田汽車公司已經(jīng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了電動(dòng)汽車的電池充電裝置。但是有消息稱，通用公司加入改協(xié)議的計(jì)劃已經(jīng)被取消了。豐田公司已經(jīng)開(kāi)始批量生產(chǎn)利于環(huán)保的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和低排放直燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。戴姆勒-奔馳公司正在與福特汽車公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)下一代燃料電池電動(dòng)汽車，這將使戴姆勒-奔馳公司與豐田公司進(jìn)行直接競(jìng)爭(zhēng)。(KYODO: 10/8)

H Power公司從NIST獲得316萬(wàn)美元資金

H Power公司最近宣布其從商業(yè)部下屬的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)獲得316萬(wàn)美元資金，用于H Power公司及其合資伙伴Epyx/Arthur D.Little 有限公司進(jìn)行的以丙烷為燃料的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)項(xiàng)目。H Power公司首席執(zhí)行官H.Frank Gibbard說(shuō)：“我們非常高興國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所能夠認(rèn)識(shí)到我們的建議可以應(yīng)用于很多用途，并作出回應(yīng)?！?“在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所的先進(jìn)技術(shù)計(jì)劃下，H Power公司和Epyx/Arthur D.Little 有限公司將開(kāi)發(fā)以廉價(jià)并容易獲得的丙烷為燃料驅(qū)動(dòng)燃料電池的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將使燃料電池在通訊后備電源方面及其它工業(yè)或生活用途完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?！睘樘娲ㄓ崙?yīng)用中的充電電池和其它動(dòng)力來(lái)源，H Power公司要制造尺寸與谷物箱相近的燃料電池，重量?jī)H14磅。以丙烷為燃料的燃料電池的使用壽命預(yù)計(jì)是相同重量的電池的4倍。公司希望燃料電池在通訊行業(yè)中的成功可以帶動(dòng)燃料電池在其它方面的應(yīng)用，包括緊急動(dòng)力設(shè)備、小型海陸車輛推進(jìn)系統(tǒng)和手提式發(fā)電機(jī)。(H POWER RELEASE: 11 10/8)

通用汽車公司可以使用卡迪拉克汽車作為燃料電池平臺(tái)

通用汽車公司最近宣布其正計(jì)劃使用其豪華汽車－卡迪拉克牌轎車來(lái)開(kāi)發(fā)技術(shù)先進(jìn)而且有利于環(huán)保的動(dòng)力系統(tǒng)。燃料電池驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)是被考慮的先進(jìn)技術(shù)之一。公司希望卡迪拉克可以率先成為環(huán)保型汽車。通用公司稱其正在向?qū)Τ杀静缓荜P(guān)心的消費(fèi)者介紹可以降低對(duì)汽油的依賴程度的高技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)。通用公司認(rèn)為卡迪拉克汽車的購(gòu)買者與通用公司其它品牌汽車的購(gòu)買者相比，對(duì)價(jià)格比較不敏感。另外，公司相信卡迪拉克汽車的購(gòu)買者將愿意為成為第一批使用不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害的先進(jìn)技術(shù)而支付稍多的費(fèi)用。燃料電池把氫氣轉(zhuǎn)化為電能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，而水蒸汽是唯一的副產(chǎn)品。(EV WORLD: 10/14)

日本日產(chǎn)汽車公司計(jì)劃在2005年以前實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車商業(yè)化

日產(chǎn)汽車公司最近宣布其計(jì)劃在2003年到2005年間開(kāi)始銷售以甲醇為燃料的小型燃料電池驅(qū)動(dòng)的汽車。燃料電池由加拿大的Ballard動(dòng)力系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)。(ASIA PULSE: 9/2)

倫敦展示新型燃料電池出租汽車

Zevco公司制造的氫燃料出租汽車采用了Zevco公司的子公司Elenco公司為有人駕駛太空應(yīng)用開(kāi)發(fā)的技術(shù)。原型車由通過(guò)混合空氣中的氧氣和車載壓縮燃料箱中的氫氣來(lái)工作的燃料電池來(lái)驅(qū)動(dòng)。(FINANCIAL TIMES: 7/30)12

第三篇：陶瓷材料應(yīng)用及其前景（范文模版）

陶瓷材料應(yīng)用及其前景

摘要：根據(jù)陶瓷材料的不同特性及用途對(duì)其進(jìn)行了較為準(zhǔn)確的分類，并對(duì)各類陶瓷的應(yīng)用進(jìn)行了概述。通過(guò)對(duì)各類陶瓷特性及應(yīng)用領(lǐng)域的總結(jié)，對(duì)陶瓷材料未來(lái)的發(fā)展作出了新的展望，揭示了陶瓷材料的應(yīng)用方向及發(fā)展趨勢(shì)。一.陶瓷的分類及性質(zhì) 1.1氧化物陶瓷 1.2非氧化物陶瓷 1.3納米陶瓷 1.4陶瓷基復(fù)合材料 1.5電子陶瓷 1.6熱、光學(xué)功能陶瓷 1.7生物、抗菌陶瓷和多孔陶瓷 二.陶瓷的生產(chǎn) 三.陶瓷材料的性能特點(diǎn) 四.陶瓷材料的發(fā)展趨勢(shì)和前景 五.結(jié) 束 語(yǔ) 六.參考文獻(xiàn)

一.陶瓷的分類及性質(zhì)

陶瓷材料優(yōu)異的特性在于高強(qiáng)度、高硬度、高的彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗震性、高導(dǎo)熱性能、低膨脹系數(shù)、質(zhì)輕等特點(diǎn)，因而在很多場(chǎng)合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料所不可勝任的的場(chǎng)合，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。結(jié)構(gòu)陶瓷可分為三大類：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料。

1.1氧化物陶瓷

氧化物陶瓷主要包括氧化鎂陶瓷、氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、、氧化鋯陶瓷、氧化錫陶瓷、二氧化硅陶瓷、莫來(lái)石陶瓷，氧化物陶瓷最突出的優(yōu)點(diǎn)是不存在氧化問(wèn)題。

氧化鋁陶瓷，利用其機(jī)械強(qiáng)度較高，絕緣電阻較大的性能，可用作真空器件、裝置瓷、厚膜和薄膜電路基板、可控硅和固體電路外殼、火花塞絕緣體等。利用其強(qiáng)度和硬度較大的性能，可用作磨料磨具、紡織瓷件、刀具等。

氧化鎂陶瓷具有良好的電絕緣性，屬于弱堿性物質(zhì)，幾乎不被堿性物質(zhì)侵蝕，對(duì)堿性金屬熔渣有較強(qiáng)的抗侵蝕能力。不少金屬如鐵、鎳、鈾、釷、鉬、鎂、銅、鉑等都不與氧化鎂作用。因此，氧化鎂陶瓷可用作熔煉金屬的坩堝，澆注金屬的模子，高溫?zé)犭娕嫉谋Ｗo(hù)管，以及高溫爐的爐襯材料等。

氧化鈹陶瓷具有與金屬相似的良好的導(dǎo)熱系數(shù)，約為209.34W/（m.k），可用來(lái)做散熱器件；氧化鈹陶瓷還具有良好的核性能，對(duì)中子減速能力強(qiáng)，可用作原子反應(yīng)堆的減速劑和防輻射材料；另外，利用它的高溫比體積電阻較大的性質(zhì)，可用來(lái)做高溫絕緣材料；利用它的耐堿性，可以用來(lái)作冶煉稀有金屬和高純金屬鈹、鉑、釩的坩堝。

1.2非氧化物陶瓷

非氧化物陶瓷包括碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷等。非氧化物陶瓷不同于氧化物陶瓷，在自然界中存在的很少，需要人工來(lái)合成原料，然后再按陶瓷工藝制成成品。氮化物、碳化物、硫化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓一般都大于相應(yīng)氧化物，說(shuō)明生成的氧化物更為穩(wěn)定。所以，在原料的合成和陶瓷燒結(jié)時(shí)，易生成氧化物。氧化物原子間的化學(xué)鍵主要是離子鍵，非氧化物之間一般是鍵性很強(qiáng)的共價(jià)鍵，因此，非氧化物陶瓷難熔、難燒結(jié)。

碳化硅陶瓷共價(jià)鍵性極強(qiáng)，在高溫下仍保持高的鍵和強(qiáng)度，強(qiáng)度降低不明顯，且膨脹系數(shù)小，耐蝕性優(yōu)良，可作高溫結(jié)構(gòu)零部件。碳化硅陶瓷由于熔點(diǎn)高、硬度大主要用作超硬材料、工具材料、耐磨材料，以及高溫結(jié)構(gòu)材料；利用它導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)低的特點(diǎn)，可作導(dǎo)熱材料、發(fā)熱材料等。碳化硅陶瓷主要應(yīng)用于石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、汽車、飛機(jī)、火箭、機(jī)械礦業(yè)、造紙工業(yè)、熱處理、核工業(yè)、微電子工業(yè)、激光等行業(yè)。

氮化物陶瓷種類很多，它包括氮化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化鈦陶瓷等。氮化硅陶瓷具有耐高溫、耐磨性，在陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)中用于燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子、錠子和渦形管；由于抗震性好、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金和熱加工工業(yè)中。

氮化鋁陶瓷可作為熔融金屬用坩堝、保護(hù)管、真空蒸度用容器，還可用作真空中蒸鍍Au的容器、耐熱轉(zhuǎn)、耐熱夾具等。電絕緣電阻高、優(yōu)良的介電系數(shù)和低的介電損耗，機(jī)械性能好，耐腐蝕，透光性強(qiáng)，根據(jù)以上特性可用作高溫構(gòu)件、熱交換材料、澆注模具材料以及非氧化電爐的爐襯材料等。

氮化硅陶瓷硬度高、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好且具金黃色金屬光澤是一種較好的耐熔耐磨材料，代金裝飾材料。在機(jī)械加工工業(yè)中，在刀具上涂TiN涂層，提高耐磨性。

1.3納米陶瓷

納米陶瓷又稱納米結(jié)構(gòu)材料，納米復(fù)合材料是21世紀(jì)的新材料。它的研究是從微米復(fù)合向納米復(fù)合方向發(fā)展，納米陶瓷材料不僅能在低溫條件下象金屬材料那樣任意彎曲而不產(chǎn)生裂紋，而且能夠象金屬材料那樣進(jìn)行機(jī)械切削加工甚至可以做成陶瓷彈簧。納米陶瓷可作防護(hù)材料、高溫材料、人工器官的制造、臨床應(yīng)用、以碳化硅為吸收劑的吸收材料、以陶瓷粉末為吸收劑的吸收材料、以及壓電性能的應(yīng)用。它的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槲?、超?jí)過(guò)濾、吸附、除臭、觸媒、固定氧、傳感器、光學(xué)功能元件、電磁功能元件等。

1.4陶瓷基復(fù)合材料

復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織相的物質(zhì)，以微觀或宏觀形式組合而成的材料?；谔岣唔g性的陶瓷基復(fù)合材料可分為兩類：氧化鋯相變?cè)鲰g和陶瓷纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。

1.5電子陶瓷

電子陶瓷包括絕緣陶瓷、介電陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、熱釋電陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及導(dǎo)電、超導(dǎo)陶瓷。根據(jù)電容器陶瓷的介電特性將其分為六類：高頻溫度補(bǔ)償型介電陶瓷、高頻溫度穩(wěn)定型介電陶瓷、低頻高介電系數(shù)型介電陶瓷、半導(dǎo)體型介電陶瓷、疊層電容器陶瓷、微波介電陶瓷。其中微波介電陶瓷，具有高介電常數(shù)、低介電損耗、諧振頻率系數(shù)小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微波通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、廣播電視、雷達(dá)等領(lǐng)域。

1.6熱、光學(xué)功能陶瓷

耐熱陶瓷、隔熱陶瓷、導(dǎo)熱陶瓷是陶瓷在熱學(xué)方面的主要應(yīng)用。其中，耐熱陶瓷主要有Al2O3、ZrO2、MgO、SiC等，由于它們具有高溫穩(wěn)定性、可作為耐火材料應(yīng)用到冶金行業(yè)及其他行業(yè)。隔熱陶瓷具有很好的隔熱效果，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

陶瓷材料在光學(xué)方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信號(hào)發(fā)生器和光導(dǎo)纖維，利用陶瓷光系數(shù)特性在生活中隨處可見(jiàn)，如涂料、陶瓷釉。核工業(yè)中，利用含鉛、鋇等重離子陶瓷吸收和固定核輻射波在核廢料處理方面廣泛應(yīng)用。

1.7生物、抗菌陶瓷和多孔陶瓷

生物陶瓷材料可分為生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物陶瓷除了用于測(cè)量、診斷、治療外，主要是用于作生物硬質(zhì)組織的代用品，可應(yīng)用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。

抗菌材料主要應(yīng)用于家庭用品、家用電器、玩具及其他領(lǐng)域，家用電器是目前應(yīng)用最廣泛，使用量最大的行業(yè)之一。近幾年來(lái)我國(guó)的抗菌材料行業(yè)發(fā)展很快，在無(wú)機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑、光催化型抗菌劑的產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域迅速發(fā)展。

多孔陶瓷具有透光率高、比表面積大、低密度、低傳導(dǎo)率、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于汽車尾氣處理，工業(yè)污水處理，熔融金屬過(guò)濾，催化劑載體，隔熱、隔音材料等。近幾年，多孔陶瓷的應(yīng)用擴(kuò)展到了航空領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、醫(yī)用材料領(lǐng)域及生物領(lǐng)域等，已引起全球材料界的高度重視，并迅速發(fā)展。

二.陶瓷的生產(chǎn)

(1)原料制備（揀選，破碎，磨細(xì)，混合）

普通陶瓷（粘土，石英，長(zhǎng)石等天然材料）

特種陶瓷（人工的化學(xué)或化工原料---各種化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形，注漿成形，壓制成形）(3)燒成或燒結(jié)

三.陶瓷材料的性能特點(diǎn)

眾所周知，金屬材料(純金或合金)的化學(xué)健大都是金屬鍵，是由金屬鍵和充滿其間的電子云所組成，金屬鍵沒(méi)有方向性．因此金屬有很好的塑性變形性能。而作為無(wú)視非金屬化合物的陶瓷來(lái)講，其化學(xué)定是高于健和共價(jià)鍵。這種化學(xué)性有很強(qiáng)的方向性和很高的結(jié)合能。因此，陶瓷材料很難產(chǎn)生塑性變形．脆性大，裂紋敏感性強(qiáng)。這就是陶瓷材料的致命弱點(diǎn)。但也正是由于它具有這種化學(xué)健類型，使結(jié)構(gòu)陶瓷具有一系列比金屬材料優(yōu)異的特殊性能。①高硬度，決定了它具有優(yōu)異的耐磨性； ②高焰點(diǎn)。決定了它具有杰出的耐熱性；

③高化學(xué)穩(wěn)定性．決定了它具有良好的耐蝕性。盡管陶瓷材料有如此優(yōu)異的特殊性能．但由于其致命的缺點(diǎn)——脆性，因而限制了其特性的發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用。因此，陶瓷的韌化使成為世界矚目的陶瓷材料研究領(lǐng)域的核心課題。(1)硬度 是各類材料中最高的。（高聚物<20HV，淬火鋼500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)剛度 是各類材料中最高的（塑料1380MN/m2，鋼207000MN/m2)(3)強(qiáng)度 理論強(qiáng)度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，實(shí)際強(qiáng)度比理論值低的多。（E/1000--E/100）。耐壓（抗壓強(qiáng)度高），抗彎（抗彎強(qiáng)度高），不耐拉（抗拉強(qiáng)度很低，比抗壓強(qiáng)度低一個(gè)數(shù)量級(jí)）較高的高溫強(qiáng)度。(4)塑性： 在室溫幾乎沒(méi)有塑性。

(5)韌性差，脆性大。是陶瓷的最大缺點(diǎn)。

(6)熱膨脹性低。導(dǎo)熱性差，多為較好的絕熱材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K）(7)熱穩(wěn)定性—抗熱振性（在不同溫度范圍波動(dòng)時(shí)的壽命）急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度。陶瓷的抗熱振性很低（比金屬低的多，日用陶瓷220℃）

(8)化學(xué)穩(wěn)定性：耐高溫，耐火，不可燃燒，抗蝕（抗液體金屬、酸、堿、鹽）(9)導(dǎo)電性—大多數(shù)是良好的絕緣體，同時(shí)也有不少半導(dǎo)體（NiO，F(xiàn)e3O4等）(10)其它：不可燃燒，高耐熱，不老化，溫度急變抗力低

四.陶瓷材料的發(fā)展趨勢(shì)和前景 4.1納米陶瓷材料

“納米”(nm)是一個(gè)尺度的度量，1nm=0.000000001m,即10-9 m。納米材料就是材料中至少有一相的晶粒尺寸小于100nm的材料。納米陶瓷是納米材料的一個(gè)分支，是指平均晶粒尺寸小于100nm的陶瓷材料。納米陶瓷除了保持陶瓷耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良性能外，還賦予陶瓷高的韌性，將徹底改變陶瓷為“易碎品”的形象。納米陶瓷的燒結(jié)性能極佳，其燒結(jié)溫度比普通陶瓷粉體的低幾百度。不少納米陶瓷已實(shí)現(xiàn)在1000℃以下致密化，而且有可能繼續(xù)降低。低溫?zé)Y(jié)可以節(jié)省能源，有利于環(huán)境的凈化，還可以用于陶瓷材料的連接，使陶瓷材料的物理化學(xué)性能甚至力學(xué)性能都保持一致。納米陶瓷的顯微硬度極高。納米陶瓷在功能方面也有著重要的應(yīng)用。如納米氧化鋅陶瓷的非線性伏安特性。

4.2.梯度材料

為適應(yīng)同一時(shí)間內(nèi)不同的使用環(huán)境，在同一材料內(nèi)從不同方向上由一種功能逐步連續(xù)分布為另一種功能的材料稱為梯度功能材料，簡(jiǎn)稱梯度材料。

4.3.智能材料

同時(shí)具備自檢查功能（傳感器功能）、信息處理功能以及指令和執(zhí)行功能的材料。它具有自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)等功能。

4.4納米材料的發(fā)展前景

近幾十年來(lái)，陶瓷材料的應(yīng)用及發(fā)展是非常迅速的，陶瓷材料作為繼金屬材料、高分子材料后最有潛力的發(fā)展材料之一，它在各方面的綜合性能明顯優(yōu)于現(xiàn)在使用的金屬材料和高分子材料。陶瓷材料的應(yīng)用前景還是相當(dāng)廣闊的，尤其是能源、信息、空間技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，更加拉動(dòng)了具有特殊性能材料的應(yīng)用。先進(jìn)陶瓷材料的制備技術(shù)日新月異，世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展令人矚目，展望未來(lái)，納米陶瓷材料的發(fā)展已經(jīng)取得驚人的成績(jī)，有了重大突破。相信在不久的將來(lái)，陶瓷材料會(huì)有更好、更快的發(fā)展，展示出其重要的應(yīng)用價(jià)值。

五.結(jié) 束 語(yǔ) 通過(guò)一個(gè)學(xué)期對(duì)新材料的學(xué)習(xí)，拓展了我的知識(shí)面，使我重新認(rèn)識(shí)了不少東西，陶瓷材料的發(fā)展，超導(dǎo)材料的用途，高分子材料在各個(gè)方面的應(yīng)用，納米材料的好處與發(fā)展前景，合金的優(yōu)越性，汽車材料應(yīng)用前景、研究現(xiàn)狀，還有我國(guó)材料學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r。所以以后還得在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中多多了解一些有關(guān)材料的知識(shí)。

六.參考文獻(xiàn): 1.張里德、牟季美，納米材料和納米結(jié)構(gòu)，北京：科學(xué)出版社2002 2.高濂，李尉，納米陶瓷，北京：化學(xué)工藝出版社2002 3.李世譜，特種陶瓷工藝學(xué)，武漢：武漢理工大學(xué)出版社2007 4.郭衛(wèi)紅，汪濟(jì)奎，現(xiàn)代功能材料及其應(yīng)用，北京：化學(xué)工業(yè)出版社2002 5.劉維良，李佑華，先進(jìn)陶瓷工藝學(xué)，武漢：武漢理工大學(xué)出版社2004

第四篇：水性涂料的應(yīng)用及研究進(jìn)展

九江學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院?？普撐?/p>

JIU JIANG UNIVERSITY

畢 業(yè) 論 文

題 目 水性涂料的應(yīng)用及研究進(jìn)展

英文題目 Application and research progress of Waterborne Coatings

院 系 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè) 精細(xì)與化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 姓 名 汪洋 年 級(jí) B1311 指導(dǎo)教師 付小蘭

二零 15 年 11 月

目錄

九江學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專科論文

摘要

低碳環(huán)保是現(xiàn)今社會(huì)都在追求潮流，水性涂料及其產(chǎn)品符合低碳環(huán)保的要求所以發(fā)展?jié)摿薮?。與傳統(tǒng)溶劑型涂料相比，水性涂料具有環(huán)保和性能優(yōu)異等特點(diǎn)，成為涂料工業(yè)的發(fā)展主流。隨著環(huán)保概念的普及，環(huán)保涂料已經(jīng)成為家具市場(chǎng)新的選擇，水性涂料將會(huì)得到越來(lái)越多消費(fèi)者的認(rèn)可，但是因其價(jià)格、裝飾效果等諸多原因影響，水性涂料未能夠成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，而其助劑是水性涂料不可缺少的組分，助劑的產(chǎn)品質(zhì)量和發(fā)展水平也從一個(gè)側(cè)面反映涂料產(chǎn)品質(zhì)量和水平。本文分別從概念、發(fā)展歷程、工藝流程、應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)幾方面對(duì)水性涂料進(jìn)行了說(shuō)明和總結(jié),同時(shí)指出了水性涂料存在的問(wèn)題，并對(duì)我國(guó)的水性涂料前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：低碳環(huán)保 ；水性涂料；溶劑涂料；樹(shù)脂

九江學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)）水性涂料的簡(jiǎn)介

凡是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料，都可稱為水性涂料，又稱水基涂料。水性涂料的組成為水性樹(shù)脂、顏填料助劑、中和劑、水等。水性涂料與溶劑型涂料的組成大體相同，但水性涂料需用的助劑更多，配方更復(fù)雜。由于水作為分散劑或溶劑，水性涂料存在如下優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)約資源，消除了施工時(shí)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，降低了對(duì)環(huán)境的污染。（2）在溫表面和潮濕環(huán)境中可直接涂覆施工。（3）電泳涂裝使涂膜均勻、平整、展開(kāi)性好，具有很好的防護(hù)性能。（4）涂裝工具可用水清洗，能大大減少清洗溶劑的消耗[4]。

1.1 水性涂料的發(fā)展歷程

涂料工業(yè)屬于近代工業(yè)，但涂料本身卻有著悠久的歷史。中國(guó)是世界上使使用天然樹(shù)脂作為成膜物質(zhì)的涂料——大漆最早的國(guó)家。早期的畫(huà)家使用的礦物顏，是水的懸浮液伙食用水或清蛋白來(lái)調(diào)配的，這就是最早的水性涂料。真正懂得使用溶劑，用溶劑來(lái)溶解固體的天然樹(shù)脂，制得快干的涂料是19世紀(jì)中葉才開(kāi)始的[5]。所以從一定意義上講，溶劑型涂料的使用歷史遠(yuǎn)沒(méi)有水性涂料那么久遠(yuǎn)。最簡(jiǎn)單的水性涂料是石灰乳液，大約在一百年前就曾有人計(jì)劃向其中加入乳化亞麻仁油進(jìn)行改良，這恐怕就是最早的乳膠漆。從20世紀(jì)30年代中期開(kāi)始，德國(guó)開(kāi)始把聚乙烯醇作為保護(hù)膠的聚醋酸乙烯酯乳液作為涂料展色使用。

到了50年代，純丙烯酸酯乳液在歐洲和美國(guó)就已經(jīng)有限售，但是由于價(jià)格昂貴，其產(chǎn)量沒(méi)有太大增加。進(jìn)入60年代，在所有發(fā)展的乳狀液中，最為突出的是醋酸乙烯酯-乙烯，醋酸乙烯酯與高級(jí)脂肪酸乙烯共聚物也有所發(fā)展，產(chǎn)量有所增加。70年代以來(lái)，由于環(huán)境保護(hù)法的制定和人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)、各國(guó)限制了有機(jī)溶劑及有害物質(zhì)的排放，從而使油漆的使用受到種種限制。75%的制造油漆的原料來(lái)自石油化工，由于西方工業(yè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)危機(jī)和第三世界國(guó)家調(diào)整石油價(jià)格所致，在世界范圍內(nèi)，普遍要求解約能源和解約資源。基于上述原因，水性涂料，特別是乳膠漆，作為代油產(chǎn)品越來(lái)越引起人們的重視。水性涂料的制備技術(shù)進(jìn)步很快，特別是乳液合成技

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度。但是近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，開(kāi)放程度的進(jìn)一步提高，與世界經(jīng)濟(jì)的接軌和資源日趨緊張，以及人們對(duì)環(huán)保和身體健康的重視，水性涂料在我國(guó)已面臨良好的發(fā)展機(jī)遇。

1.2 水性涂料生產(chǎn)工藝流程

水性涂料的生產(chǎn)過(guò)程就是將各種組分的原材料按一定的順序投入，分散均勻的過(guò)程，一般乳膠漆的生產(chǎn)工藝包括3個(gè)部分：

1.漿料的制備：首先將水、分散劑、消泡劑、防腐劑等液體物料投入分散罐中，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下將著色顏料和體質(zhì)顏料依次投入，并加速分散20~40分鐘； 2.水性涂料配制：在調(diào)漆罐中投入乳液，再加入增稠劑、PH調(diào)節(jié)劑、防凍劑、成膜助劑、消泡劑等助劑，攪拌15分鐘左右，至完全均勻后，檢測(cè)出料[7]； 3.涂料過(guò)濾及產(chǎn)品包裝：在乳膠漆的生產(chǎn)過(guò)程中，由于少部分顏（填）料尚未被分散，或因破乳化成顆粒，或有雜質(zhì)存在于涂料中，因此此時(shí)的涂料需經(jīng)過(guò)濾除去粗顆粒和雜質(zhì)才能獲得質(zhì)量好的產(chǎn)品，可根據(jù)產(chǎn)品的要求不同，選用不同規(guī)格的篩網(wǎng)及不同容器包裝，并做好計(jì)量，這樣才能得到最終的產(chǎn)品。

水性涂料配制中的要點(diǎn)：

1.配方材料應(yīng)盡可能選用分散性好的顏料和超細(xì)填充料，從而在穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，取消研磨作業(yè)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率；

2.在前期分散階段，可預(yù)先投入適量HEC，不僅有助于分散，同時(shí)防止或減少漿料沾壁現(xiàn)象，改善分散效果；

3.在液體增稠劑加入之前，應(yīng)盡量用3~5倍水調(diào)稀后，在充分?jǐn)嚢柘戮徛尤耄瑥姆谰植吭龀韯舛冗^(guò)高使乳液結(jié)團(tuán)或形成膠束，增稠劑可放在漿料分散后投入到漿料中充分?jǐn)嚢枰悦獬霈F(xiàn)上述問(wèn)題；

4.消泡劑的加入方式一半加到漿料中去，另一半加到配漆過(guò)程中，這樣能使消泡效果更好；調(diào)漆過(guò)程中，攪拌轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在200~400r/min以防生產(chǎn)過(guò)程中引入大量氣泡，影響涂料質(zhì)量。

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交聯(lián)型，都存在單組分與雙組分兩種體系。水性聚氨脂涂料除具備溶劑型聚氨脂涂料的優(yōu)良性能外，還具有難燃、無(wú)毒無(wú)污染、易貯運(yùn)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)．

目前，水性聚氨脂涂料的發(fā)展主要還受到原材料、固化劑、封閉劑、交聯(lián)劑等的限制．因此，研制相應(yīng)的原材料和助劑也是發(fā)展水性聚氨脂涂料的關(guān)鍵．

2.水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料工業(yè)[16]

水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料是由雙組份組成：一組份為疏水性環(huán)氧樹(shù)脂分散體（乳液）；另一組份為親水性的胺類固化劑，其中的關(guān)鍵在于疏水性環(huán)氧樹(shù)脂的乳化．美國(guó)一家公司生產(chǎn)一種KNT501水性環(huán)氧-聚酯涂料．該涂料施工方法簡(jiǎn)單，可在流水線上作業(yè)，特別適合于大槽浸涂．槽液無(wú)結(jié)皮現(xiàn)象、漆膜平整光滑、豐滿度高、具耐鹽霧性，可防護(hù)涂飾件的內(nèi)腔腐蝕．水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料可廣泛地用作高性能涂料、設(shè)備底漆、工業(yè)廠房地板漆、運(yùn)輸工具底漆、汽車維修底漆、工業(yè)維修面漆等。

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3.3水性金屬防腐涂料[19]

目前，溶劑型金屬防腐涂料仍占重要地位?；诃h(huán)境保護(hù)的要求，水性金屬防腐涂料發(fā)展非常迅速。金屬防腐涂料重點(diǎn)在于解決提高面層涂料的耐火和超厚型涂裝。防腐涂料對(duì)成膜物有較高的要求，包括化學(xué)穩(wěn)定性，漆膜結(jié)構(gòu)，柔韌的機(jī)械性能等。要求樹(shù)脂對(duì)金屬腐蝕的相對(duì)指數(shù)盡可能高。美國(guó)防腐涂料用樹(shù)脂的比例最高是環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂是最重要的防腐涂料基料，防腐效果最理想。環(huán)氧樹(shù)脂在防腐涂料中的用量約占40%。其它樹(shù)脂占60%，包括聚氨醋、無(wú)機(jī)硅和乙烯樹(shù)脂等。環(huán)氧樹(shù)脂的主要缺點(diǎn)是低溫不固化，不利于低溫施工。聚氨醋樹(shù)脂可以低溫固化，性能比較全面，是很有發(fā)展前景的防腐涂料樹(shù)脂基料。

3.4水性木器涂料[20]

木器漆從桐油開(kāi)始，具有長(zhǎng)久歷史。后來(lái)發(fā)展了樹(shù)脂漆。包括聚氨酷漆、硝基漆、酚醛漆和不飽和聚醋漆等。國(guó)外水性木器漆研究較早，品種較多。美國(guó)威特克公司研制成功一種高固體分水性聚氨醋分散體，用于木質(zhì)地板，高耐磨，含固40%。德國(guó)專利報(bào)導(dǎo)一種用于木器的含季銨基團(tuán)的水溶性聚丙烯酸漆，氨基樹(shù)脂固化的丙烯酸樹(shù)脂木器用水性涂料。歐洲專利報(bào)導(dǎo)了作清漆的聚氨酯改性丙烯酸水性分散體。廣州市堅(jiān)紅化工廠和廣州市涂料研究所開(kāi)展了木器水性涂料的研制工作，研究了常溫交聯(lián)的，耐候的，防污染的，強(qiáng)附著力的，裝飾性優(yōu)良的各種性能配方。并推出單組分門窗漆，雙組分交鏈型木器清漆和色漆以及地板漆等產(chǎn)品，其光澤，耐高溫、耐水及干燥速度等各項(xiàng)指標(biāo)均接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

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參 考 文 獻(xiàn)

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第五篇：無(wú)機(jī)非金屬材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用

無(wú)機(jī)非金屬材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用

學(xué)號(hào)：1203031001

姓名：彭沖

班級(jí)：無(wú)機(jī)非金屬（1）班

摘要：無(wú)機(jī)非金屬材料的高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨和優(yōu)異的環(huán)保性能以及特殊的光聲、電等性能，在航空航天、兵器、艦船等國(guó)防領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，如陶瓷基復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、特種功能陶瓷、人工晶體等已成為武器裝備中不可或缺的關(guān)鍵材料。本文著重介紹了無(wú)機(jī)材料的研究進(jìn)展和應(yīng)用。在材料學(xué)飛速發(fā)展的今天，無(wú)機(jī)非金屬材料有這廣闊的應(yīng)用前景和良好的就業(yè)形勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)非金屬材料

應(yīng)用

前景

引言：傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，新型無(wú)機(jī)非金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料組成了龐大的無(wú)機(jī)非金屬材料體系。其中以硅酸鹽為基礎(chǔ)的陶瓷、玻璃和水泥已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和人們的生產(chǎn)生活中，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。新型無(wú)機(jī)非金屬材料因具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、多功能等多種優(yōu)越性能，其中一些已在各個(gè)工業(yè)部門以及近幾十年發(fā)展起來(lái)的空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用[1]。因此，無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展必將大大的促進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類文明程度的提高。本文將主要介紹：無(wú)機(jī)非金屬材料的分匪類，無(wú)機(jī)非金屬材料的地位（在材料中的地位、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位），無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展過(guò)程，無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用，無(wú)機(jī)非金屬材料企業(yè)的崗位設(shè)置，無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)以及無(wú)機(jī)非金屬材料發(fā)展中遇到的問(wèn)題。

1.無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)及分類

無(wú)機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。無(wú)機(jī)非金屬材料的提法是20世紀(jì)40年代以后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展從傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演變而來(lái)的。無(wú)機(jī)非金屬材料是與有機(jī)高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一[2]。在晶體結(jié)構(gòu)上,無(wú)機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬?gòu)?fù)雜，并且沒(méi)有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類 材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。

無(wú)機(jī)非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統(tǒng)的)和先進(jìn)的(新型的)無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類[3]。

普通無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)是：耐壓強(qiáng)度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕。此外，水泥在膠凝性能上，玻璃在光學(xué)性能上，陶瓷在耐蝕、介電性能上，耐火材料在防熱隔熱性能上都有其優(yōu)異的特性，為金屬材料和高分子材料所不及。但與金屬材料相比，它抗斷強(qiáng)度低、缺少延展性，屬于脆性材料。與高分子材料相比，密度較大，制造工藝較復(fù)雜。特種無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)是：（1）各具特色。例如：高溫氧化物等的高溫抗氧化特性；氧化鋁、氧化鈹陶瓷的高頻絕緣特性；鐵氧體的磁學(xué)性質(zhì)；光導(dǎo)纖維的光傳輸性質(zhì)；金剛石、立方氮化硼的超硬性質(zhì)；導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性質(zhì)；快硬早強(qiáng)水泥的快凝、快硬性質(zhì)等。（2）各種物理效應(yīng)和微觀現(xiàn)象。例如：光敏材料的光－電、熱敏材料的熱－電、壓電材料的力－電、氣敏材料的氣體-電、濕敏材料的濕度-電等材料對(duì)物理和化學(xué)參數(shù)間的功能轉(zhuǎn)換特性。（3）不同性質(zhì)的材料經(jīng)復(fù)合而構(gòu)成復(fù)合材料。例如：金屬陶瓷、高溫?zé)o機(jī)涂層，以及用無(wú)機(jī)纖維、晶須等增強(qiáng)的材料。

2.無(wú)機(jī)非金屬材料材料的發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。如水泥是一種重要的建筑材料；耐火材料與高溫技術(shù)，尤其與鋼鐵工業(yè)的發(fā)展關(guān)系密切;各種規(guī)格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學(xué)玻璃以及日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產(chǎn)、生活休戚相關(guān)。它們產(chǎn)量大，用途廣。其他產(chǎn)品，如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化鋁)、鑄石(輝綠巖、玄武巖等)、碳素材料、非金屬礦(石棉、云母、大理石等)也都屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。新型無(wú)機(jī)非金屬材料是20世紀(jì)中期以后發(fā)展起來(lái)的,具有特殊性能和用途的材料。它們是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國(guó)防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。主要有先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維等。

20世紀(jì)以來(lái)，隨著電子技術(shù)、航天、能源、計(jì)算機(jī)、通信、激光、紅外、光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué) 和環(huán)境保護(hù)等新技術(shù)的興起，對(duì)材料提出了更 高的要求，促進(jìn)了特種無(wú)機(jī)非金屬材料的迅速發(fā)展。30～40年代出現(xiàn)了高頻 絕緣陶瓷、鐵電陶瓷和壓電陶瓷、鐵氧體（又稱磁性瓷）和熱敏電阻陶瓷等。50～60年代開(kāi)發(fā)了碳化硅和氮化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、氧化鋁透明陶瓷、β－氧化鋁快離子導(dǎo)體陶瓷、氣敏和濕敏陶瓷等[5]。至今，又出現(xiàn)了變色玻璃、光導(dǎo)纖維、電光效應(yīng)、電子發(fā)射及高溫超導(dǎo)等各種新型無(wú)機(jī)材料。

3.無(wú)機(jī)非金屬材料材料的發(fā)展前景

近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，還是無(wú)機(jī)非金屬材料都有了一些新的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1生態(tài)與環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

西方發(fā)達(dá)國(guó)家在促進(jìn)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展方面的采取了許多重要措施。世界發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠色評(píng)價(jià)。生態(tài)評(píng)價(jià)也成為世界可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要手段。目前，許多國(guó)家正在進(jìn)行“生態(tài)城市”的建設(shè)與實(shí)踐，推廣建筑節(jié)能技術(shù)材料，使用可循環(huán)材料等，改善城市生態(tài)系統(tǒng)狀況。由此，提出了綠色建材、環(huán)保建材與節(jié)能建材的概念，并開(kāi)展了大量的研究與實(shí)踐工作。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)還存在很大的差距，特別是缺乏立法支持與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)以及相應(yīng)組織的管理與監(jiān)督，使我國(guó)的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)發(fā)展還有很大的提升空間。面對(duì)資源和環(huán)境對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)峻考驗(yàn)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略顯得愈加重要[6]。

3.2向著節(jié)能、降耗的方向發(fā)展

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)是能源消耗大戶，在世界能源日益短缺的今天,如何生產(chǎn)節(jié)能、降耗,以及如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的建筑節(jié)能、保溫產(chǎn)品是建材工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量效益型、科技先導(dǎo)型的發(fā)展方式。新型墻體材料、高質(zhì)量門窗、中空玻璃將大量應(yīng)用。向著提高材料性能、使用壽命的方向發(fā)展。低壽命設(shè)計(jì)、大量重復(fù)建設(shè)已經(jīng)嚴(yán)重制約城市建設(shè)的發(fā)展。現(xiàn)代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又對(duì)建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。

3.3單線生產(chǎn)能力向大型化發(fā)展

無(wú)論是水泥工業(yè)、玻璃工業(yè)，還是陶瓷工業(yè)，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力有大型化的趨勢(shì)。生產(chǎn)線的大型化可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低能源消耗[7]。

3.4向著智能化方向發(fā)展

建筑的智能化需要建筑材料的支持。隨著技術(shù)的進(jìn)步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能診斷等智能技術(shù)將更多的應(yīng)用于建筑中。

3.5向著復(fù)合化、多功能化方向發(fā)展

復(fù)合材料具有單一材料所無(wú)法滿足的使用功能，是建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)建筑材料的功能要求越來(lái)越趨向于多功能化。

在美國(guó)、日本、西歐等所有發(fā)達(dá)國(guó)家在其科技發(fā)展戰(zhàn)略中都把無(wú)機(jī)非金屬新材料的發(fā)展放在優(yōu)先發(fā)展的重要位置。例如，美國(guó)為了保持在高技術(shù)和軍事裝備方面的領(lǐng)先地位，在先后制定的《先進(jìn)材料與技術(shù)計(jì)劃（AMPP）》和《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告》中，新材料為六大關(guān)鍵技術(shù)之首，而無(wú)機(jī)非金屬新材料占有相當(dāng)比例；日本發(fā)表的《21世紀(jì)初期產(chǎn)業(yè)支柱》所列的新材料領(lǐng)域的14項(xiàng)基礎(chǔ)研究計(jì)劃中，其中七項(xiàng)涉及無(wú)機(jī)非金屬新材料的研究領(lǐng)域[8]。

未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種無(wú)機(jī)非金屬材料，尤其是對(duì)特種新型材料提出更多更高的要求。材料學(xué)科有廣闊的發(fā)展前景，復(fù)合材料、定向結(jié)晶材料、增韌陶瓷以及各種類型的表面處理和涂層的使用，將使材料的效能得到更大發(fā)揮[9]。由于對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究的日益深入，各種精密測(cè)試分析技術(shù)的發(fā)展，將有助于按預(yù)定性能設(shè)計(jì)材料的原子或分子組成及結(jié)構(gòu)形態(tài)的早日實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：

21世紀(jì)無(wú)機(jī)非金屬材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樾畔?、能源、交通、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境和國(guó)防。新材料的發(fā)展將會(huì)對(duì)上述各領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì).工程與材料科學(xué)部編著.無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué).科學(xué)出版社,2006.[2]盧安修編著,無(wú)機(jī)非金屬材料導(dǎo)論.中南大學(xué)出版社,2003.[3]王培銘主編.無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué).同濟(jì)大學(xué)版社,1999.[4]李世普主著.特種陶瓷工藝學(xué).武漢:武漢工業(yè)出版社,1992.[5}邱關(guān)明著.新型陶瓷.北京:兵器工業(yè)出版社,1993.[6]張玉軍、張偉儒等編著.結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社.2005.