近日，包頭稀土研究院建成年產(chǎn)300噸儲(chǔ)氫合金材料的工業(yè)性試驗(yàn)生產(chǎn)線，分別利用200kg中頻感應(yīng)爐采用澆鑄工藝、300kg中頻感應(yīng)爐采用快淬工藝研制合金產(chǎn)品。

此生產(chǎn)線是“稀土系Y2FeSb2儲(chǔ)氫合金的制備及性能的合作研究”項(xiàng)目的階段性成果，該項(xiàng)目為包頭稀土研究院與俄羅斯羅蒙諾索夫莫斯科國立大學(xué)化學(xué)系合作項(xiàng)目。

國際科技合作是我國科技活動(dòng)的重要組成部分，也是吸收科學(xué)技術(shù)，找尋稀土產(chǎn)業(yè)高端化的必經(jīng)之路，因?yàn)楹芏嘞⊥量萍紤?yīng)用技術(shù)都被外國所掌握。

包頭稀土研究院稀土材料國際科技合作基地作為2009年科技部批復(fù)的第四批“國際科技合作基地”，多年來，不斷加強(qiáng)國際合作，與瑞典、法國、德國、俄羅斯、斯洛文尼亞、日本、印度等國在儲(chǔ)氫、磁性材料、磁致伸縮、磁制冷、稀土選礦等領(lǐng)域開展了多項(xiàng)國際合作項(xiàng)目。同時(shí)，通過雙方交流以及舉辦國際研討會(huì)等，極大地提升了稀土材料研究及應(yīng)用領(lǐng)域的國際影響力。

加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究國際合作

為稀土產(chǎn)業(yè)定向

發(fā)展高效、零排放的氫能技術(shù)是21世紀(jì)，包括中國在內(nèi)的全球重大戰(zhàn)略需求。目前，規(guī)?；瘧?yīng)用的稀土儲(chǔ)氫合金是發(fā)展氫能技術(shù)的重要材料。

“經(jīng)過儲(chǔ)氫合金材料的工業(yè)性生產(chǎn)線試驗(yàn)，300kg/爐中頻感應(yīng)爐生產(chǎn)的合金性能達(dá)到實(shí)驗(yàn)樣品指標(biāo)，電化學(xué)容量超過370mAh·g-1，試制的AA型電池表現(xiàn)出優(yōu)異的充/放電循環(huán)穩(wěn)定性。”包頭稀土研究院技術(shù)專家、正高級(jí)工程師閆慧忠說道。

據(jù)閆慧忠介紹，La-Y-Ni合金材料的應(yīng)用研發(fā)工作雖取得了一些進(jìn)展，但對(duì)材料的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系還未進(jìn)行系統(tǒng)和深入的研究，成為了制約成果轉(zhuǎn)化的技術(shù)瓶頸和核心科學(xué)問題。

基礎(chǔ)研究是應(yīng)用研究的重要理論支撐。通過開展基礎(chǔ)研究工作，構(gòu)建含H的La-Y-Ni體系熱力學(xué)相圖數(shù)據(jù)庫，實(shí)驗(yàn)分析具有優(yōu)異儲(chǔ)氫性能的La-Y-Ni合金吸放氫動(dòng)力學(xué)機(jī)理，為La-Y-Ni型儲(chǔ)氫合金的實(shí)用研究提供理論基礎(chǔ)；研究La-Y-Ni儲(chǔ)氫合金的主要組成元素、制備技術(shù)和工藝條件對(duì)形成合金相結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律、合金的組織結(jié)構(gòu)及其對(duì)材料性能的影響規(guī)律、合金材料容量衰減機(jī)理，通過組成設(shè)計(jì)和合成技術(shù)可控制備目標(biāo)合金，為高效開發(fā)La-Y-Ni系儲(chǔ)氫合金材料產(chǎn)品提供科學(xué)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。

基于基礎(chǔ)研究得出的結(jié)果，新型高容量La-Y-Ni系儲(chǔ)氫材料，實(shí)際放電容量達(dá)到390mAh/g以上，超過了傳統(tǒng)LaNi5型儲(chǔ)氫合金的理論容量，解決了高容量La-Mg-Ni系儲(chǔ)氫合金難以制備的問題，綜合性能滿足市場需求，突破了國外的專利限制。

此外，還與瑞典斯德哥爾摩大學(xué)阿倫尼烏斯實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)化學(xué)系合作“金屬氫化物-空氣電池的合作研發(fā)”項(xiàng)目。項(xiàng)目吸收了鎳氫電池及氫氧燃料電池兩種電池的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，最接近美國先進(jìn)電池聯(lián)合會(huì)（USABC）制定的相關(guān)指標(biāo)，具有高比能量密度（100~220Wh·kg-1）、成本低、安全性好、對(duì)環(huán)境無污染、有較長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，有望成為未來電動(dòng)車及各類移動(dòng)通訊設(shè)備的主要能源。

稀土材料國際科技合作基地批復(fù)建設(shè)至今，共計(jì)承擔(dān)科技部政府間國際合作項(xiàng)目15項(xiàng)，在稀土濕法冶金及環(huán)境保護(hù)工程化研究、稀土火法冶金及環(huán)境保護(hù)工程化研究、稀土功能材料、稀土輕質(zhì)合金、稀土在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究、稀土分析檢測技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域提供了技術(shù)和理論依據(jù)。

加強(qiáng)科技成果對(duì)話交流

助稀土產(chǎn)業(yè)成果國有化

歐洲在磁制冷商業(yè)化應(yīng)用的研究方面處于世界領(lǐng)先水平，為了了解歐洲磁制冷研究近況，深入溝通相關(guān)領(lǐng)域的合作。通過多年的努力，包頭稀土研究院稀土材料國際科技合作基地成功搭建了國際交流合作的平臺(tái)。在2010年和2017年，組織召開了室溫磁制冷技術(shù)相關(guān)的研討會(huì)，近百位來自荷蘭、日本、法國、英國等研究院所、制冷企業(yè)及高校的學(xué)者及工程師參與了研討。

“通過開展國際科技合作，利用了歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家在稀土材料領(lǐng)域的先進(jìn)基礎(chǔ)研究優(yōu)勢、先進(jìn)試驗(yàn)裝備來進(jìn)一步加深研究深度，提高自身研發(fā)技術(shù)水平。”包頭稀土研究院稀土材料國際科技合作基地工作人員王彥說。

在包頭市稀土研究院，課題負(fù)責(zé)人黃焦宏設(shè)計(jì)研制的復(fù)合式室溫磁制機(jī)（冷藏柜）最大制冷溫差達(dá)到23℃，已達(dá)到國際先進(jìn)水平。“我們的磁制冷產(chǎn)品用磁性材料和水做媒介，比現(xiàn)有的氣體制冷要節(jié)能30%到50%。”黃焦宏說，磁制冷項(xiàng)目組共有12名科研人員。其中，博士2名，碩士7名，已獲得制冷機(jī)專利授權(quán)6項(xiàng)。

目前，復(fù)合式室溫磁制冷機(jī)已實(shí)現(xiàn)一體化，可以搭載大于100L的制冷空間，最大制冷溫差26℃，冷端最低溫度可達(dá)-6.5℃，磁制冷機(jī)制冷功率的計(jì)算值為1000W，該成果已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

磁制冷技術(shù)利用磁熱效應(yīng)制冷，制冷過程中不需要?dú)怏w壓縮、膨脹，噪音極大降低，打破了目前市場常見冰箱的制冷原理。尤其在節(jié)能方面，磁制冷的效率也要高于傳統(tǒng)壓縮制冷技術(shù)，這意味著相同制冷效果下，磁制冷所需電量消耗更少。

此外，包頭稀土研究院還在稀土濕法冶金及環(huán)境保護(hù)工程化研究、稀土火法冶金及環(huán)境保護(hù)工程化研究、稀土功能材料、稀土輕質(zhì)合金、稀土在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究、稀土分析檢測技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域取得了一定成果。擁有包括真空熱處理爐、高真空燒結(jié)爐、真空感應(yīng)熔煉爐、高真空多功能電弧熔煉爐等材料制備裝備；震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)、掃描電鏡、差熱分析儀、納米粒度儀、氧氮分析儀、等離子體發(fā)射光譜儀等關(guān)鍵分析檢測設(shè)備，提高了科技成果的轉(zhuǎn)化效率。