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淡布隆大桥、北极风力发电……浅析镍及含镍材料的应用实例

在能源转型、减少二氧化碳排放方面,镍是发挥关键作用的矿物元素之一。它的独特性能推动了一系列清洁能源技术的成功应用,如地热、电动车电池和储能电池、氢能、风能、太阳能收集和核能。随着全球对碳减排的关注不断增加,镍及含镍材料的应用越来越广泛,以下为几个典型应用实例。

淡布隆大桥

淡布隆大桥全长30km,是东南亚最长的跨海大桥之一,也是文莱政府有史以来最大的基础设施建设项目。这座大桥横跨文莱湾,连接汶莱摩拉县和东岸的Labu森林保护区。大桥建成前,两地间的往来车辆只能绕道马来西亚砂拉越地区。2020年3月大桥通车,两地间的通行时间从2h减少到40min。文莱苏丹预计,这座造价16亿美元的大桥将促进美丽的Labu森林保护区旅游业的发展。

大桥于2014年开工,韩国Daelim-Swee公司和中国建筑工程总公司负责承建。他们的任务非常艰巨,包括建设一座12km长、穿越Labu森林保护区红树林沼泽地的陆地高架桥,一座长长的海上高架桥和两座通航桥。两个高耸的桥塔采用斜拉索和箱梁结构。为应对热带海洋环境,延长大桥的使用寿命,钢筋混凝土结构的关键部位采用了不锈钢钢筋。不锈钢钢筋总用量约3500t,牌号包括304(UNS S30400)和2304(S32304)。

2020年3月,横跨文莱湾的淡布隆大桥正式启用。

北极风力发电

一直以来,加拿大北部偏远地区的电力和热能供应都是大难题,特别是在公路不能到达的地方。嘉能可位于努纳维克的Raglan 矿就面临这种困境,该矿占魁北克省北部三分之一的土地面积。在短暂的航运季节,大量柴油从海上运来。冬天又黑又冷,供暖和供电绝对不能停。风能是为数不多的潜在替代能源之一,但这项技术能否在北极暴风雪极端天气下安全应用呢?

2014年和2018年建造并安装了两台风力发电机,还有先进的储能系统,其中包括锂离子电池。此外,还将风力发电机和柴油能源系统进行了整合。这些措施非常成功,证明这一理念是可行的,目前正在考虑再安装两台3MW的风力发电机。每台发电机每年可以节省200多万升柴油,减少二氧化碳排放3600t。

镍为该项目的成功做出了贡献。每台风力发电机用镍量大约是2000kg。机舱中用到镍的部件有轴承、轴、齿轮和液压部件,另外,紧固件、控制柜柜体和许多其他部件也需要含镍材料

阿卜杜勒·阿齐兹国王

世界文化中心

阿卜杜勒·阿齐兹国王世界文化中心位于沙特阿拉伯达兰,由挪威Sn?hetta建筑事务所设计, 2017年竣工。这座壮观的建筑由五个看似随机堆放的光滑“巨石”组成,其中有图书馆、教育设施、展览馆、剧院、博物馆、清真寺和餐饮设施。位于该中心最低点的展品诉说着石油是王国经济繁荣的历史基础。大厅一层,历史让位于现代,大展览厅展出了世界文化发展历程的精髓。在90m高的知识塔上,人们可以对未来进行遐想和展望。

“巨石”上覆盖着密密麻麻的不锈钢管,如同一层面纱,与建筑外部的耐候板相呼应。不锈钢管(直径7.6mm×壁厚2mm)由德国Seele公司制造,全部采用2205双相不锈钢(UNS S32205)。这种材料含5.5%镍,因其强度、延展性、长期耐磨性、耐腐蚀性等优异性能和清洁的外观入选。每节钢管的规格都不一样,由电脑控制的弯管机弯曲,确保精准就位。93000多节钢管,重量超过1000t,总长度达360km。这些钢管具有遮阳、反射和传导的热功能,可以使建筑物保持凉爽。

全透明太阳能电池

《电源杂志》刊登了一项最新研究成果,详细介绍了韩国仁川国立大学金俊东教授团队的最新发明,将全透明太阳能电池镶嵌到玻璃窗、建筑物甚至手机屏幕上。大量易制氧化镍在其中起着关键作用。

目前,太阳能电池一般是不透明的,这限制了它们的使用。金俊东教授团队的一项新技术将研究重点放在异质结上,这种异质结由吸光材料膜组成。为制造这个异质结,研究人员选择了具有高光学透明度的半导体——氧化镍,通过结合二氧化钛和氧化镍半导体,制造出了一种高效、透明的太阳能电池。金教授表示,这些透明的光伏电池可以在人类技术方面得到广泛应用。

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