绿色能源将引发稀有金属危机。免费技术图书馆新闻

绿色能源将引发稀有金属危机

19.03.2012

发表在《环境科学与技术》上的一项研究表明，转向清洁能源将导致稀有金属的供应危机。而这些材料对于现代工业来说非常重要。

例如，两种稀土金属镝和钕是现代风力涡轮机和电动汽车技术的关键。从燃煤电厂和汽油汽车向风力涡轮机和电动汽车的大规模过渡可能会导致对这两种已经稀缺的金属的需求增加，而且这些金属主要在一个国家——中国开采。未来 600 年，需求可能增长 2600-25%，而今天的镝和钕产量每年仅增长几个百分点。

如今，一些政府和工业公司对 17 种稀土元素供应的可持续性表示担忧，这些元素用于制造飞机设备、激光器、医疗设备等。没有这些材料，就不可能继续开发环保技术并将大气中的二氧化碳水平降低到百万分之450的水平。

由 Randolph Kirchein 领导的一组科学家分析了经济形势发展和进步的各种情景下的镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝和钇的供应情况。他们预测到 10 年对这 2035 种稀土的需求。在一种情况下，对镝和钕的需求可能分别增加 2600% 和 700%。为了满足这一需求，例如镝的产量必须每年翻一番。尽管在扩大稀土材料生产方面取得了令人瞩目的进展，但要达到这样的数字将非常困难。

科学家们认为，只有用更便宜、更常见的稀土材料替代稀土材料，以及回收废物，才能避免这场危机。

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来自美国伊利诺伊大学厄巴纳分校的约翰·罗杰斯 (John Rogers) 和他的同事解决了这个问题，他们通过将锂离子电池变成一个镶嵌成一个整体的微型微型胶囊，使用编织成“蛇”的柔性导体连接成一个整体”。正如研究人员解释的那样，这种设计同时具有几个优点。

首先，小尺寸的胶囊和连接它们的导体使得电池完全透明成为可能。此外，单个微电池之间的柔性导体允许这种电池拉伸，而不会破坏导体或接触垫。科学家们已经制作了几种此类电池的原型，使用铜和铝制作接触式微垫，使用聚合物凝胶作为电解质，使用铜微线编织“蛇”。

罗杰斯和他的同事为电池充电，将 LED 连接到它们，并监测电池可以拉伸多远。事实证明，他们的发明可以从容地承受任何变形，并且能够拉伸三倍而不会损失性能。研究人员认为，这种电源与他们开发的无线“充电器”一起，可能成为未来完全透明和灵活的手机和平板电脑的基础。

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