钒元素的用途是什么?
工业用途钒如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增 ,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。 此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。 但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。钒具有众多优异的物理性能和化学性能,因而钒...全部
工业用途钒如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增 ,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。
此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。
但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。钒具有众多优异的物理性能和化学性能,因而钒的用途十分广泛,有金属“维生素”之称。最初的钒大多应用于钢铁,通过细化钢的组织和晶粒,提高晶粒粗化温度,从而起到增加钢的强度、韧性和耐磨性。
后来,人们逐渐又发现了钒在钛合金中的优异改良作用,并应用到航空航天领域,从而使得航空航天工业取得了突破性的进展。随着科学技术水平的飞跃发展,人类对新材料的要求日益提高。钒在非钢铁领域的应用越来越广泛,其范围涵盖了航空航天、化学、电池、颜料、玻璃、光学、医药等众多领域。
钒“现代工业的味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。前瞻产业研究院《中国钒行业发展前景与投资预测分析报告前瞻》显示,钒在冶金业中用量最大。从世界范围来看,钒在钢铁工业中的消耗量占其生产总量的85%。
与此同时,钒在化工、钒电池、航空航天等其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。钒在钢铁工业中主要用作合金添加剂,钢铁工业的发展变化对预测钒的需求至关重要。也就是说,钢铁对钒的需求趋势决定了钒工业的命运。
中国钢产量大约6亿吨,平均每吨钒的消费强度增加10g,折合五氧化二钒约为1。1万吨。而在美国,碳素钢和高强度低合金钢是钢铁工业中钒用量最大的钢种,占钢铁工业钒用量的60%以上,其次是高合金钢。
人体需要钒在人体内含量极低,体内总量不足1mg。主要分布于内脏,尤其是肝、肾、甲状腺等部位,骨组织中含量也较高。人体对钒的正常需要量为100μg/d。钒在胃肠吸收率仅5%,其吸收部位主要在上消化道。
此外环境中的钒可经皮肤和肺吸收入体中。血液中约95%的钒以离子状态(VO2+)与转铁蛋白结合而送输,因此钒与铁在体内可相互影响。钒对骨和牙齿正常发育及钙化有关,能增强牙对龋牙的抵抗力。钒还可以促进糖代谢,刺激钒酸盐依赖性NADPH氧化反应,增强脂蛋白脂酶活性,加快腺苷酸环化酶活化和氨基酸转化及促进红细胞生长等作用。
因此钒缺乏时可出现牙齿、骨和软骨发育受阻。肝内磷脂含量少、营养不良性水肿及甲状腺代谢异常等。钒是正常生长可能必需的矿物质,钒有多种价态,有生物学意义的是四价和五价态。四价态钒为氧钒基阳离子,易与蛋白质结合结合形成复合物,而防止被氧化。
五价态钒为氧钒基阳离子,易与其他生物物质结合形成复合物,在许多生化过程中,钒酸根能与磷酸根竞争,或取代磷酸根。钒酸盐以被维生素C、谷胱甘肽或NADH还原。其在人体健康方面的作用,营养学界,医学界至今仍不是很清楚,仍处在进一步发掘的过程中,但可以确定,钒有重要作用。
一般认为,它可能有助于防止胆固醇蓄积、降低过高的血糖、防止龋齿、帮助制造红血球等。每天会经尿液流失部分钒。食物来源钒谷类制品、肉类、鸡、鸭、鱼、小黄瓜,贝壳类、蘑菇、欧芹、莳萝籽黑椒等。代谢吸收人类摄入的钒只有少部分被吸收,估计吸收的钒不足摄入量的5%,大部分由粪便排出。
摄入的钒于小肠与低分子量物质形成复合物,然后在血中与血浆运铁蛋白结合,血中钒很快就运到各组织,通常大多组织每克湿重含钒量低于10ng。吸收入体内的80%-90%由尿排出,也可以通过胆汁排出,每克胆汁含钒为0。
55-1。85ng。生理功能有实验显示,钒调节(Nak)-ATP酶、调节磷酰转移酶、腺苷酸环化酶、蛋白激酶类的辅因子,与体内激素,蛋白质,脂类代谢关系密切。可抑制年幼大鼠肝脏合成胆固醇。可能存在以下作用:1.防止因过热而疲劳和中暑。
2.促进骨骼及牙齿生长。3.协助脂肪代谢的正常化。4.预防心脏病突发。5.协助神经和肌肉的正常运作。生理需要尚无具体数据,人的膳食中每天可提供不足30μg的钒,多为15μg,因此考虑每天从膳食中摄取10μg钒就可以满足需要。
一般不需要特别补充;需要提醒的是,摄取合成的钒容易引起中毒;另外吸烟会降低钒的吸收。过量表现钒在体内不易蓄积,因而由食物摄入引起的中毒十分罕见,但每天摄入10mg以上或每克食物中含钒10-20微克,可发生中毒。
通常可出现生长缓慢、腹泻、摄入量减少和死亡。钒缺乏症最被认可的钒缺乏表现来自于1987年报道的对山羊和大鼠的研究,钒缺乏的山羊表现出流产率增加和产奶量降低。大鼠实验中,钒缺乏引起生长抑制,甲状腺重量与体重的比率增加以及血浆甲状腺激素浓度的变化。
对于人体缺乏症研究尚不明确,有的研究认为它的缺乏可能会导致心血管及肾脏疾病、伤口再生修复能力减退和新生儿死亡。国内外对钒化合物的研究已有20多年的历史,早期多集中在钒化合物降糖作用的研究,也有报道钒能舒张猪的离体冠状动脉。
近期国外有些研究开始用钒化合物治疗原发性高血压大鼠,已经取到肯定的实验结果。有报道认为BMOV可以降低SHR的高胰岛素血症和高血压。另有学者采用SHR和WKY大鼠对比探讨钒化合物对血压的药物疗效,结果可见钒化合物使收缩压降低(149±3/mmHg,非治疗组184±3mmHgP 钒电池应用优点一、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开,从根本上克服了传统电池的自放电现象。
功率只取决于电堆大小,容量只取决于电解液储量和浓度,设计非常灵活;当功率一定时,要增加储能容量,只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可,而不需改变电堆大小;可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。
可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站,适应性很强。 二、充、放电性能好,可以进行大功率的充电和放电,也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池来说,放电电流越大,电池的寿命越短;放电深度越深,电池的寿命也越短。
而钒电池放电深度即使达到100%,也不会对电池造成影响。而且钒电池不易发生短路,这就避免了因短路而引起的爆炸等安全问题。 三、可充放电次数极大,理论上寿命是无数次。充放电时间比为1:1,而铅酸电池是4:1。
而且钒电池充、放切换响应速度快,小于20毫秒,非常有利于均衡供电。 四、能量效率高,直流对直流能量效率可以达到80%以上,而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中的各个单位电池状态基本一致,维护简单方便。
五、选址自由度大,占地少,系统可全自动封闭运行,不会产生酸雾,没有酸腐蚀。电解液可反复利用,无排放,维护简单,操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电,钒电池是铅酸电池理想的替代品。
钒电池优点钒电池与其它化学电源相比,钒电池具有明显的优越性,主要优点如下: 1.功率大:通过增加单片电池的数量和电极面积,即可增加钒电池的功率,目前美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6兆瓦。
2.容量大:通过任意增加电解液的体积,即可任意增加钒电池的电量,可达吉瓦时以上;通过提高电解液的浓度,即可成倍增加钒电池的电量。 3.效率高:由于钒电池的电极催化活性高,且正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中,避免了正、负极活性物质的自放电消耗,钒电池的充放电能量转换效率高达75%以上,远高于铅酸电池的45%。
4.寿命长:由于钒电池的正、负极活性物质只分别存在于正、负极电解液中,充放电时无其它电池常有的物相变化,可深度放电而不损伤电池,电池使用寿命长。目前商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过9年,充放循环寿命超过18000次,远远高于固定型铅酸电池的1000次。
5.响应速度快:钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动,在运行过程中充放电状态切换只需要0。02秒,响应速度1毫秒。 6.可瞬间充电:通过更换电解液可实现钒电池瞬间充电。 7.安全性高:钒电池无潜在的爆炸或着火危险,即使将正、负极电解液混合也无危险,只是电解液温度略有升高。
8.成本低:除离子膜外,钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料,材料来源丰富,易回收,不需要贵金属作电极催化剂,成本低。 9.钒电池选址自由度大,可全自动封闭运行,无污染,维护简单,运营成本低。
钒的新应用钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一(它的制造、使用及废弃过程均不产生有害物质),它具有特殊的电池结构,可深度大电流密度放电;充电迅速;比能量高;价格低廉;应用领域十分广阔:如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源;可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置;为潜艇、远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。
钒电池优势钒电池成本与铅酸电池相近,它还可制备兆瓦级电池组,大功率长时间提供电能,因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。钒电池生产工艺简单,价格经济,电性能优异,与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比,无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面,都更具竞争实力。
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