作者：耿志强  发布时间：2018-03-14  点击量：1566

  钼(Mo) 常被添加到其他材料中，一般添加量非常少，但是却能极大地改善材料的性能。“以少获多” 这种表述恰好展示了钼如何通过多种方式为可持续发展做出贡献，以及如何以金属、合金元素和化学产品成分等角色为现代社会、环境和经济创造价值。

   联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）得出的结论持续显示，人类活动产生的二氧化碳和其他温室气体（GHGs）浓度不断上升，导致全球变暖。人们普遍认为，全球平均气温上升引发了气候变化，如果不减少温室气体排放，未来气候变化将会更加剧烈。

    据预测，未来25年间，全球能源需求将增长三分之一以上。2013年，全球人口已突破七十亿，对自然资源构成巨大压力。人类的现代生活方式对环境造成了前所未有的严峻挑战。

    “可持续发展”意为，从当代及子孙后代的利益出发，以保护环境为前提来利用地球资源满足人类需求。人们普遍认同，可持续发展的三大支柱是生态、经济和社会。生态指标考量环境质量、资源消耗、回收利用、能效和生产的影响；经济指标考量影响价格成本的因素如供应链、生命周期和材料性能；社会指标考量健康、安全、幸福方面的贡献。

    钼（Mo）常常被添加到其他材料当中，一般情况下，添加量非常小，但是却能极大地改善材料的性能。“以少获多” 这种表述恰好展示了钼以多种方式为可持续发展做出贡献，以及钼作为金属、合金元素和化学产品成分等角色为现代社会、环境和经济创造价值。

自然与生命的可持续发展

    18世纪人类首次发现钼元素。钼是一种天然元素，存在于地壳和人体之中。其实，钼是人类、动物和植物所必需的元素。

    钼能够激活人体中的抗氧化酶，帮助消除致病的自由基。同时，钼也会作用于具有废物清除调节功能的酶，帮助代谢毒素和消化产生的副产品。在维系人类生存的能量合成的生化过程中，钼也发挥着至关重要的作用。

    动物体内的氨基酸新陈代谢和其他酶的合成都需要钼。对于某些动物来说，饮食中添加钼元素可以起到促进生长的作用。

    植物生长所需的两种主要酶的合成都需要钼，在“固定”土壤和空气中的氮制造氨基酸、蛋白质、叶绿素的过程中，这两种酶发挥着关键作用。有些土壤需要补充钼元素才能让植物健康生长，使农作物产量提高60%。

   钼是植物生长、人类和动物新陈代谢所必需的微量元素

独特性能

钼的独特属性使其具有了可持续发展的关键要素

    对于低合金钢而言，钼能够提高其强度和硬度，保持金属韧性，并提高高温强度。这种强化效应使其成为轻量化应用的理想材料，例如用于高燃油效率轿车和卡车的设计。对于管道、桥梁和建筑物而言，质量更轻、强度更高的钢构件不仅节省材料，还可以降低生产、运输和制作过程中的能耗。硬度提高后可以增强高磨损件的耐用程度并延长寿命，使机器和工具的关键部件更加经久耐用。

    对于不锈钢而言，钼能够增强耐蚀性，在建筑、加工、发电、水处理、供水及其他领域多种应用中，延长设备部件的使用寿命。

    对于镍基合金而言，钼能够提高高温强度和耐蚀性，使化石燃料发电厂在更高的温度和压力下运行，大大提高效率，减少碳排放。

    钼还可用于多种化工制品和催化剂，包括在低硫汽车燃料生产中的应用。

能源效率

    据预测，未来25年，全球能源需求将增长三分之一以上。全球约25%的温室气体排放来源于发电。在大幅持续降低温室气体排放，应对气候变化的同时，必须采用全新方式提高能源利用率，才有可能接近能源需求的目标值。

   很多建筑的能耗主要来源于空调。遮阳装置是阻挡太阳光热量的有效途径之一，从而减少甚至完全取消空调。某些牌号的含钼不锈钢是制作遮阳装置的理想材料，耐蚀，低维护而且使用寿命长久，即使在沿海或易污染的工业和城镇环境也不例外。

    为了使能耗大幅低于传统办公楼，美国旧金山联邦政府大楼采用超低能耗设计理念，大楼的“皮肤” 由316含钼不锈钢遮阳板构成，并与一套自然通风降温控制系统相连。因此，联邦政府大楼的能耗仅为加州普通办公楼的三分之一。

简明案例分析

联邦政府大楼 

使用材料：316含钼不锈钢

   当时，美国政府总务署提出的要求是，旧金山新联邦政府大楼的能耗应大幅低于传统办公楼，且设计使用寿命须超过100年。

   空调是抵消太阳光热量的传统办法，大幅增加了建筑的整体能耗。当时，联邦政府大楼的设计师与热性能专家共同决定采用遮阳装置阻挡热量。为了增强遮阳装置的耐蚀性，采用了316含钼不锈钢。

   该大楼只有底部少数楼层安装了空调，其他楼层则采用自然通风散热，综合控制系统可根据环境状况开闭窗口和通风口，调整遮阳板的位置。

   因此，该建筑能耗仅为传统办公楼的三分之一。

   含钼不锈钢的性能为建筑物达到百年设计寿命和低维护提供了保障，完全可以承受沿海、城镇等易腐蚀环境。

   中国广州市儿童活动中心同样采用了316不锈钢曲面无缝遮阳装置。网眼式遮阳板固定在轻型支撑框架上，最大程度地利用了自然光，公共区域无需安装空调。

    含钼不锈钢遮阳装置减少空调需求

   全球20%的二氧化碳排放来源于汽车，道路交通也由此成为温室气体减排的重要对象。车身减重100千克，每100公里可节省0.1至0.5升燃油，相当于每公里行程减排8至12克的二氧化碳。

   在车身和底盘中，高强度钢（HSS）已逐渐取代低碳钢，减重幅度可达20-25%。超级高强度钢有可能在此基础上再减重20%。含钼钢具有超高的强度和良好的成型性能。在所有适用的合金元素中，钼的效果最好（按照添加的每单位重量百分比），同时对镀锌没有副作用。钼还能为日益普及的压制硬化钢带来优越的淬硬性，提升部件的碰撞性能。

含钼高强度钢使轿车和卡车的车身重量更轻，更省油

   据预测，截止2030年，火力发电量将占到全球发电量的一半左右。每发一度电，火电厂排放的二氧化碳最多。因此，火电厂减排是环保工作的重中之重。

   通过提高煤的燃烧温度，增加热动力效率，可降低二氧化碳排放。但是，只有使用正确的材料才能实现更高的锅炉温度。否则，高温蠕变将导致部件变形和过早损坏，化石燃料锅炉内的强腐蚀环境也对材料提出挑战。

   含钼的镍基合金具备足够的抗高温蠕变强度和优越的耐蒸汽侧氧化能力，使电厂能够在更高的温度和压力下运行，获得更高的效率，实现资源节约和二氧化碳减排。

简明案例分析

超临界和超超临界发电厂

使用材料：合金钢和超级合金

   根据作业温度和压力，发电厂可分为亚临界、超临界和超超临界（USC）。大部分火电厂都属于亚临界，效率不足35%。一些超临界电厂和第一代超超临界电厂的效率可达45%左右，而未来作业温度在700°C甚至更高的电厂，效率预计可达50%。

   只有采用耐热变形材料才能实现升温作业。含钼铁素体钢普遍用于亚临界条件，可以保证500°C以下所需的强度。钼含量较高的贝氏体钢和马氏体钢适用于650°C以下。当温度超过700°C，只有含镍和钼的特种 “超级合金” 才能在燃烧过程中具有足够的强度、抗氧化性和耐蚀性。

   如果全球发电厂的平均效率能从35%提高至50%，预计二氧化碳排放将降低40%。钼是一种必需的合金成分，能够助力未来的超超临界发电站达到这种效率水平。