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美國(guó)退出《巴黎協(xié)定》 低碳清潔之路離不開(kāi)這6種能源金屬

   來(lái)源:

研究發(fā)現(xiàn)清潔能源技術(shù)通常依賴(lài)的關(guān)鍵金屬包括鋰、鈷、鎳、錳、銅以及稀土金屬。

外媒報(bào)道,11月4日,美國(guó)將正式退出具有里程牌意義的《巴黎協(xié)定》。《巴黎協(xié)定》是2015年12月12日在巴黎氣候變化大會(huì)上通過(guò)、2016年4月22日在紐約簽署的氣候變化協(xié)定。美國(guó)宣布退出《巴黎協(xié)定》,成為迄今為止唯一退出《巴黎協(xié)定》的締約方。

為了避免全球變暖帶來(lái)的災(zāi)難性的影響,全世界必須在這十年里大幅削減碳排放量。減少碳排放,不僅會(huì)影響到汽車(chē)行業(yè),而且還會(huì)影響到石油、冶金、電力、鋼鐵等多個(gè)行業(yè)。全球能源需求加速增長(zhǎng)和過(guò)度使用化石燃料引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源安全問(wèn)題,發(fā)展清潔能源已成為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和改善能源安全的必要條件。

《世界能源展望2019》對(duì)未來(lái)清潔能源發(fā)展進(jìn)行了評(píng)估,在既定政策情景模式下,風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏發(fā)電量將占2040年新增發(fā)電量一半以上。越來(lái)越多的國(guó)家設(shè)定了清潔能源的份額目標(biāo),丹麥將在2050年之前擺脫對(duì)化石能源的依賴(lài),歐盟的清潔能源份額到2020年將達(dá)到20%,到2030年將達(dá)到27%。

日本將發(fā)展清潔能源計(jì)劃列入國(guó)家能源安全政策,2012年制定的《礦產(chǎn)資源保障戰(zhàn)略》,明確提出將鐵、、鋁、鉛、鋅、錸、鎂等30種礦產(chǎn)作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn),并把礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略作為國(guó)家支柱基礎(chǔ)性戰(zhàn)略。美國(guó)也曾在2018年5月更新關(guān)鍵礦產(chǎn)清單,其中主要涉及稀土、鈹、鈷、鎵、鍺、銦、鋰、鈮、鉑族金屬、錸、鉭、鎢、鋯等稀有礦產(chǎn)。

然而,清潔能源技術(shù)的突破、推廣和應(yīng)用與金屬資源密不可分。不僅需要銅和鋁等基本金屬,更加離不開(kāi)銦、鎵、釹、鏑等關(guān)鍵金屬。

世界銀行的報(bào)告稱(chēng),在低碳的未來(lái),對(duì)多種廉價(jià)金屬和貴金屬的需求會(huì)十分強(qiáng)勁,除了常見(jiàn)的鈷、鋰和稀土元素外,還包括鋁、銀、鋼、鎳、鉛和鋅。研究發(fā)現(xiàn)清潔能源技術(shù)通常依賴(lài)的關(guān)鍵金屬包括鋰、鈷、鎳、錳、銅以及稀土金屬

鋰——21世紀(jì)能源金屬

鋰是密度最小、金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的一種重要能源金屬,具有優(yōu)異的儲(chǔ)能性能、較高的熔沸點(diǎn)和較低的密度和硬度,戰(zhàn)略?xún)r(jià)值極高,被廣泛應(yīng)用到電池、玻璃、陶瓷、潤(rùn)滑劑、空氣處理、鋁冶煉等各個(gè)領(lǐng)域。全球近50%的鋰消費(fèi)于鋰電池領(lǐng)域。自然界中,鋰主要來(lái)源于鋰輝石、鋰云母、鐵鋰云母等固體含鋰礦物以及鹽湖鹵水。

張澤南等在《中國(guó)鋰礦資源需求預(yù)測(cè)》一文中利用部門(mén)消費(fèi)法,按照行業(yè)用鋰量對(duì)我國(guó)鋰電池行業(yè)、玻璃行業(yè)、陶瓷行業(yè)、潤(rùn)滑脂行業(yè)以及空氣處理行業(yè)5個(gè)主要用鋰部門(mén)需求進(jìn)行了預(yù)測(cè),并對(duì)其他用鋰部門(mén)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示:我國(guó)未來(lái)鋰電池行業(yè)需求將呈幾何級(jí)增長(zhǎng),玻璃行業(yè)與陶瓷行業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng),其他行業(yè)保持緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),并得出我國(guó)未來(lái)鋰礦資源的需求量分別為2020年19萬(wàn)t、2025年31萬(wàn)t、2030年50萬(wàn)t。

鎳、鈷、錳

新能源汽車(chē)主要包括純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)及燃料電池汽車(chē)(FCEV)。當(dāng)前銷(xiāo)售的純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)(部分)中,鋰電池是主流的動(dòng)力電池。鋰電子電池主要含有鋰、鈷、鎳、錳、石墨等礦產(chǎn),電池負(fù)極材料主要為石墨,正極材料主要有鎳鈷鋁(NCA)、鎳鈷錳(NCM)、磷酸鐵鋰(LFP)等。

其中,鎳鈷錳三元電池材料由于金屬元素配比不同,還可以分為NMC111、NCM433、NCM532、NCM622、NCM811等。

預(yù)計(jì)未來(lái)幾年電池對(duì)鎳的需求也將激增。美國(guó)地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)顯示,2017年全球產(chǎn)量為210萬(wàn)噸,儲(chǔ)量為7400萬(wàn)噸。以這種速度,目前的儲(chǔ)量開(kāi)采可以持續(xù)35年左右,而所有已知的陸地資源則可以持續(xù)70年左右。

根據(jù)美國(guó)資源調(diào)查局2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,全球銅儲(chǔ)量共約7億噸。其中包括:智利2.09億噸,澳大利亞0.93億噸。秘魯0.68億噸、美國(guó)0.35億噸、墨西哥0.38億噸、中國(guó)0.3億噸、俄羅斯0.3億噸、印度尼西亞0.25億噸、波蘭0.26億噸、贊比亞0.2億噸、剛果(金沙薩)0.2億噸、加拿大0.11億噸、哈薩克斯坦0.06億噸、其他國(guó)家0.9億噸。

2018年全球?qū)︺~的需求已經(jīng)達(dá)到了2360萬(wàn)噸,并且到2027年,這一需求有望達(dá)到3000萬(wàn)噸,以平均每年2.6%的速度增長(zhǎng)。

稀土元素(REE)是化學(xué)元素周期表ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57~71的17種金屬元素的總稱(chēng),包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及镥(Lu)。依據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)及它們?cè)诘V物中的共生情況和不同離子半徑擁有不同性質(zhì)的特征,通常將其分為兩組:輕稀土元素或鈰組稀土元素(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪),重稀土元素或釔組稀土元素(鈧、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥)。稀土是重要的新能源原材料,在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中具有許多不可替代的用途。

世界稀土資源豐富,但分布不均,近93.11%的稀土探明儲(chǔ)量集中在美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯、越南、巴西和中國(guó)等少數(shù)國(guó)家。作為中國(guó)最為重要的戰(zhàn)略性?xún)?yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源之一,稀土在全國(guó)范圍內(nèi)均有分布,礦床類(lèi)型以堿性巖-碳酸巖型、花崗巖型、砂礦型和風(fēng)化殼離子吸附型為主,集中分布于華北陸塊北緣、內(nèi)蒙大興安嶺、上揚(yáng)子、下?lián)P子、華南與三江等6個(gè)成礦省。

每一種稀土金屬都有其獨(dú)特的特性,成為一系列技術(shù)的重要組成部分。例如,用于包括高效照明、催化轉(zhuǎn)換器到風(fēng)力渦輪機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)和計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中使用的磁鐵。其中釹和鐠,合稱(chēng)為“NdPr”,用于電機(jī)的磁鐵。美國(guó)能源部和歐盟的報(bào)告都將稀土、鈷和其他幾種金屬材料列為關(guān)鍵材料,因?yàn)樗鼈儗?duì)清潔能源的重要性、高供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)和缺乏替代品。還有許多其他金屬在清潔能源生產(chǎn)和低碳技術(shù)中得到了應(yīng)用,例如銦和鎵被用在光伏薄膜的涂層中,也被歐盟的報(bào)告認(rèn)定為關(guān)鍵材料。

能源金屬

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