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碳纤维复合材料在新能源方面的发展应用
时间:2021年04月10日 来源:碳纤维研习社  作者:佚名 浏览次数:

高性能碳纤复合材料是先进复合材料的典型代表,作为结构与功能的一体化材料,碳纤维复合材料在电力产业、石油工业、天然气、电动汽车等新能源领域中扮演着非常重要的角色。而相对于传统化石能源而言的新能源,以新材料和新技术作为基础,包括风能、海洋能、地热能、核能、太阳能等可再生能源以及对传统能源技术进行变革所形成的新的能源等,碳纤维复合材料在新能源产业的应用是符合时代主题的发展的必然方向,我们必须重视并为之努力。

碳纤维在天然气领域的应用


压缩天然气(Compressed NaturalGas,CNG)在我国应用较为广泛,用起来比较安全,成本低、无污染,是一咱比较理想的能源。气瓶是CNG的储存容器,是CNG的关键部件。这种气瓶是合金钢瓶或复合材料气瓶均可。
相对于钢瓶而言,碳纤维复合材料气瓶破损安全性好,当复合材料气瓶超载时可能发生少量纤维断裂,此时压力载荷会迅速在未破坏的纤维上重新分配,不致使气瓶在短期内推动承载能力。

碳纤维在风电领域中的应用


风电的价格与风机功能是有关的,在一定范围内他们成反比例的关系,也就是说电机功率越大,单位发电的成本也就越低。风力机的关键部件之一就是叶片,而叶片的长度对风机的功率起重要作用。
提高发电机的功率对叶片的长度、质量、材料强度有很高的要求。在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时,采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。
目前全球已经有不少的公司已经开始应用,如:德国叶片制造商采用了碳纤维新制造的56m长,5MW风机叶片。加上新型成型的加工技术支持,碳纤维复合材料在电力生产中一定会发挥起来越重要的作用。
此外,碳纤维复合导线输电导线中也存在巨大的潜在市场,碳纤维复合导线可以提高输送电能的效率,也是能源利用的重要领域。

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碳纤维电动汽车域的应用


复合材料加工能耗低、且轻质高强、成型工艺性好,已然是汽车工业以塑代钢的理想材料。目前,汽车工业空前兴盛,但也正面临资源和环境的巨大挑战,如何推进汽车轻量化达到降低油耗的目的,是汽车工业发展的主题。
正因为碳纤维复合材料拥有的热固性和热塑性,因此可适用于不同的汽车部件。在国际上,碳纤维复合材料已经应用于汽车的包括车身部件、动力部件等各个部件。值得提出的是,实现在汽车上真正的大规模应用碳纤维复合材料,需要突破很多关键技术。

碳纤维在石油领域的应用


石油是一种非常宝贵的能源,也是有限且不可再生的能源,当今综合国力竞争的重要因素。在我国,机械采油井数占总生产井数的90%以上,在其中80%是采用传统的杆泵抽油模式。
这种金属抽油杆存在着大重量、易腐蚀、低疲劳性能,采油事故发生率高的缺点,而采用碳纤维复合材料连续抽油杆彻底的克制了这些缺点,具有高强、轻质、耐腐蚀、耐磨损的特点,大大提高采油效率,应用前景十分广泛。
不可忽视的是,深海油气开采是当今世界石油开发的趋势,且我国深海油较丰富,更好更快的开发深海油气也是我国当前石油战略发展的重要课题。
目前,我国开采海域深度已经达到1500~3000m,深度不断加深给原有的开采设备和技术带来了难以攻克的技术难题。由此可见在深海油气开发领域,碳纤维复合材料构件的研发是未来必然发展的方向。
节能与新能源产业是当今中国迫切需要快速发展的产业,节能与新能源产业是当前我国极具发展前景的产业。新能源产业作为支撑中国经济顺利走向低碳、绿色的道路和在国际竞争中争取科技经济制高点的关键力量,应得到足够的关注和发展。
实现碳纤维复合材料在新能源产业中的应用,首先要充分了解碳纤维复合材料的优越性能,发展低成本的碳纤维成型技术,发展电力产业、石油产业、天然气方面以及电动汽车方面的终端产业链,随着认识越来越充分,技术越来越成熟,碳纤维复合材料在新能源产业中一定会发挥越起来越重要的作用。

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