能源中的陶瓷和玻璃

在能源领域，陶瓷和玻璃是制造各种产品的关键材料，这些产品用于能源转换、储存、转移和分配，以及节能。耐磨、耐高温、耐腐蚀、透明、惰性、绝缘、导电或超导特性是陶瓷和玻璃适用于这些应用的最重要的特性。

在能量转换方面，陶瓷和玻璃被发现在太阳能电池和太阳能集热器，将太阳能转化为电能;燃料电池和能将化学能转化为电能的电池;将热量转化为电能的热电发电机;还有从化学能中产生机械能的燃气轮机。

陶瓷以透明导电涂层(TCOs)的形式被用于制造太阳能电池板。TCOs目前主要基于铟锡氧化物(ITO)，这是目前最流行的，其次是铝掺杂氧化锌(AZO)和氟掺杂氧化锡(FTO)。Perovskite-based太阳能电池也正在开发作为下一代高效光伏电池。就玻璃而言，它被广泛应用于太阳能电池中，作为一种衬底，在其上形成电池的所有不同的薄膜一层一层地沉积。

燃料电池和电池组成陶瓷膜以及能够正确引导电解池内离子流动的分离器。二氧化硅、氧化铝和氧化锆是生产液体电解质锂离子电池隔板的常用材料。此外，陶瓷基电解质正在被制造用于电子设备、消费产品和电动汽车的固态电池。固体电解质是基于锂离子导电氧化物，如(La, Li)TiO_3.,李₉SiAlO₈,李₅拉_3.助教₂O₁₂。

热电发生器是由陶瓷材料制造的，例如n型钙钛矿氧化物，具有高导电性但导热性低，因此它们能够将热转化为电。热电材料正在成为能源收集应用的兴趣，其中电力是由回收的热。例如，人体产生的热量可以转化为电能供可穿戴设备使用。在热电发生器中，陶瓷也被用作封装器件的衬底。

陶瓷基复合材料(CMCs)已经被引入到燃气轮机和微涡轮的部件制造中，如用于发电的叶片、翼型和叶冠。cmc还被应用于核反应堆，用于制造燃料芯块和用过的核燃料棒的保护外壳。

陶瓷电容器，甚至更重要的是，超级电容器用于能量存储。通常，高温超级电容器的结构介于电容器和电池之间，包含一个陶瓷隔板，以防止电荷重组。超级电容具有非常高的电容，可测量从微法拉到千法拉。它们被应用于电子设备(例如，移动电话)、太阳能电池和风力涡轮机(储存电池或涡轮机产生的能量)、电动和混合动力汽车，以及电网。

陶瓷也被用于热能存储在那里，能量以潜热的形式储存起来，以供以后使用。多孔或蜂窝结构的制造基于陶瓷配方，允许高传热表面和大的热容。这些结构可以作为储热系统，当热流体经过它们时加热并释放热量，或者这些结构可以用作相变材料的容器，这些材料在加热或冷却时改变状态，从而存储或释放能量。

玻璃和陶瓷绝缘体被用于高压电线中，以分离和定位线路，以及出于安全目的，而高温超导铜金属则被引入电线和磁铁的形式，以无损耗地传输和分配电能。

陶瓷和玻璃作为绝缘材料，是节能解决方案的关键组成部分。耐火和非耐火砖，陶瓷组件，多孔结构，纤维，热障涂层，热保护系统，和智能玻璃这些材料以不同的形式生产，以满足不同节能项目的具体要求。

在能源领域，耐磨陶瓷也被用于能源生产机械，包括轴承、阀门、密封件、球体、泵、护套和用于风力涡轮机、燃气轮机、石油和天然气提取设备和其他系统的管道。

下表说明了陶瓷和玻璃在能源方面的主要应用。

陶瓷和玻璃在能源方面的主要应用

在哪里?	什么?	例子
陶瓷
能量转换	透明导电涂料	1
	燃料电池和电池的隔板和涂层	2
	电池用固体电解质 (如柔性锂陶瓷电池(左)、平行锂陶瓷电池(右))	3.
	热电发生器材料	4
	燃气轮机涂料和部件	5
能量储存	电容器和高温超级电容器	6
	多孔和蜂窝结构的热能储存	7
能量分布	电线绝缘体	8
	高温超导电线和磁铁
节约能源	绝缘产品	9
玻璃
能量转换	太阳能电池板	10
	电线绝缘体	11
	智能玻璃	12