美国能源部发布更新版《关键材料战略》

2011年12月底,美国能源部发布了2011版本报告——《关键材料战略》。这份报告是2010年首次发布之后的更新版本。这份189页的报告以重要性、经济性和技术性为依据分析了风力涡轮机、光伏薄膜、电动车及高效能发光领域中的关键材料。这份报告显示:在能源技术领域之中,稀土元素的应用已经与锂元素及其他元素的应用并驾齐驱。

下面截取了从这份报告中简介的亮点:

分析的客观性

十六种元素在风力涡轮机、电动车、光伏电池和荧光照明领域被严格评估。分析的方法来自于美国国家科学会的研究成果。分析主要考虑以下两个方面:对清洁能源的重要性和供应风险。五种稀土元素——镝(Dy)、铽(Tb)、铕(Eu)、钕(Nd)和钇(Y)——被认为是短期内的关键材料(从目前到2015年),这五种稀土元素可制成磁性材料从而应用于风力涡轮机和电动车或者是高效荧光粉之中。其他元素,诸如铈(Ce)、铟(In)、镧(La)和碲(Te),则被认定为次级关键材料。在短期和中长期之间(2015年-2025年),某些材料对清洁能源的重要性及其供应风险之间存在浮动。

市场的活力

这份报告评估的大部分元素的价格在过去几年内存在较大的波动,某些元素的价格甚至增长了十倍。这份战略报告有一章重点介绍稀土金属和其他材料的市场活力,其中包括增长需求和全球供应商的延迟反应、大学的科研活动、商业活动对价格浮动的反应和材料的稀缺程度以及政府在其中所扮演的角色。

技术分析

基于2010年的《关键材料战略》,2011年的报告深入阐述了三种技术的细节。

稀土元素在石油提纯过程中扮演着至关重要的角色,但是该过程对稀土的依赖程度却非常有限。 镧 常用于流化床催化裂化,这是石油提纯的重要环节。但是,由于提纯机具备调整输入量的能力,因此与其他稀土元素相比,镧的供给量变得不显著。从近期镧的价格增长可以看出,镧的价格变动不足以撼动汽油价格的变动。

风力涡轮机和电动车技术的制造商们正在寻求稀土短缺的解决方案。应用于风力涡轮机的电机和电动车的发动机之中的永磁体均包含钕和镝元素。两种技术的制造商们正致力于下一代系统的设计,并通过降低使用 钕 和 镝 元素来抵消供应短缺的风险。例如,风力涡轮机制造商正在考虑齿轮传动,混合传动和直接传动,从而达到降低稀土含量的目的。一些电动车制造商正在研制不含稀土的替代发动机,如感应发动机或者开关磁阻发动机。

高效照明的标准正在全球范围内执行,照明荧光粉中的重稀土元素将面临短缺。在美国,两套高效照明标准将在2012年执行,这将提升含 铕 、 碲 、 钇的荧光灯需求。第一套标准适用于普通日用灯,第二套标准适用于直管荧光灯。基于全球和美国对节能灯和高效直管荧光灯的持续需求,在2012年至2014年间稀土荧光粉的价格将走高。在不久的将来,发光二极管(不仅效率高而且稀土含量低)将推动市场不断前进,并且缓解稀土供应紧缺的压力。

该报告简介还从三个层次描绘了美国能源部的战略:全球产业链的多元化(系统风险管控),开发替代材料和改善循环再利用。这个战略是在2010年11月至2011年10月期间经过多轮能源部会议之后讨论制定而出的。

六个附录提供了更为深入的信息。例如每种元素的细致评估,每种能源技术的市场占有率数据,相关的国会法令,政府间联合举办的会议信息,美国能源部基金资助情况和稀土在提纯中的应用。

整份报告不仅布局合理而且阐述深入,各个章节目标可便于读者找到感兴趣的内容。

 

来源:美国陶瓷学会(http://ceramics.org/ceramictechtoday/2012/01/16/doe-releases-updated-report-critical-materials-strategy/

 

Xu Guangchen About Xu Guangchen

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。