随着碳达峰、碳中和目标的提出，中国未来能源转型发展的方向已经确定，新型能源将逐步替代煤炭，从而减少二氧化碳的排放，实现中国由高碳向低碳的转型。不锈钢是我国战略新兴产业和装备制造业升级的高端材料，是实施国家双碳战略、能源结构转型的关键材料，正在得到越来越多的关注。

一、不锈钢在能源发电中的应用

1、水力发电

水力发电用水轮机的叶轮多采用不锈钢制造，早期多以铸造形式应用，由于水轮机向大容量、高落差方向发展，为提高叶轮的使用性能，已采用锻制品，在钢种方面已由早期的Cr13型向可焊性良好的00Cr13Ni5Mo钢过度。此外，在水电站中的一些耐蚀、耐磨部件已成功使用0Cr18Ni9N(304N)和2205双相不锈钢复合板。

2、火力发电：

火力发电的重要问题是提高热效率，为提高火电厂锅炉的热效率，设备大型化，蒸汽条件高温高压化是其必然的发展方向。当前亚临界、超临介锅炉已工业化。随着压力和温度的提高，过热器钢管的原用材料已不能满足要求，改用321和316不锈钢等具有良好高温强度的奥氏体不锈钢。

（1）超超临界火电机组用Cr12、304、310型不锈耐热钢系列。

（2）透平机组叶片用Cr13型、 lCr12Ni3Mo2Nb、17-4PH；阀杆、滑阀、套筒用渗N 1Cr13；弹簧用3Cr13、4Cr13；罩壳用CF8C等；转子用X12Cr MoWVNb N10.1.1。

（3）发电机恒压弹簧用17-7PH。

（4）表面自纳米化提高1Cr17不锈钢的抗氧化性。

3、核能发电

核电站涉及材料领域非常广泛，主要包括核燃料、中子慢化剂、核反应控制和反射材料、反应堆冷却剂、反应堆结构材料。其中，不锈钢主要作为反应堆结构材料得到应用。

核电站核燃料包壳材料、核反应堆的压力壳、反应堆堆内构件、蒸汽发生器传热管等都是关键结构材料，钢和镍合金由于生产技术成熟、来源较广，成为核电站结构材料的选择目标。

据介绍，发电能力100万千瓦的核电站消耗钢材5万吨以上，反应堆本体的压力壳、堆内构件、控制棒驱动机构、一回路系统的设备、构件、部件等关键部位用的钢和镍合金，其数量多达数千吨，就压水堆和沸水堆而言，与一回路冷却剂接触的设备和构件，90%以上是用钢和镍合金制造，在钢和镍合金中不锈钢占80-90%

4、潮汐能发电

很多利用波浪和潮汐能的设备都正处在开发之中。其中的一些原型设备用到不锈钢，这些不锈钢在石油天然气工业中有着长期的海水环境使用记录。把知识传递到这种新能源领域将变得愈加重要。双相和超级双相合金把强度与耐蚀性结合到一起，将很可能在这种苛刻的使用环境中起到重要的作用。

（1）波浪能发电用耐海水腐蚀不锈钢、高强度不锈钢。

（2）潮汐能发电海水坝控制滚轮及履带用06 Cr17Ni7 Ti0.8 Al2与00Cr13 Ni8 Mo2Al高强不锈钢。

（3）耐含砂海水气蚀用不锈钢系列。

5、太阳能发电

不锈钢是太阳能利用的天然材料，用途包括太阳能热水器、薄膜光电(PV)池板的基底层、晶体光电池板的支持板和连接器以及阳光收集系统的大面积反射镜。

（1）太阳光能发电用收集板、储水池、无定形蜂窝底板、热交换器的褶皱状板等用不锈钢。

（2）太阳热能发电用抗热交换介质腐蚀、低氢渗透系数用经济不锈钢。

（3）直接吸收太阳能的非晶不锈钢。

（4）吸热率大、反射热能少、表面黑色处理不锈钢。

（5）太阳能热水器用AISI304、444、Cr17Mo2 Ti及B445J1M不锈钢。

（6）太阳能电极柔性薄膜、电池柔性衬底用AISI304不锈钢。

6、磁流体发电设备

（1）燃煤磁硫体发电通道阳极用00Cr26 Mol、0 Cr27，中国用02Cr27.5Al6.5RE不锈耐热钢。

（2）磁流体发电冷壁材料用不锈钢与Fe-Cr-Al钢。

（3）超导磁硫体框架、磁流体发电机转子、输电设备用超低温无磁不锈钢。

7、地热能

（1）耐硫化物、氯离子酸性高温地热水热交换器用含Mo经济不锈钢。

（2）耐蚀性较弱、高温地热水热交换器用0Cr13、 lCr13不锈钢。

（3）地热电站汽轮机转子用0 Cr13 Ni5 Mo马氏体不锈钢。

8、废弃物发电

（1）垃圾焚烧发电用不锈耐热钢与耐磨蚀不锈钢系列。

（2）植物质能发电用不锈钢耐热钢。

（3）高效废弃物发电锅炉过热管用0Cr25 Ni20、0Cr25 Ni20Nb0.4N、0Cr22Ni25 Mo1.5Nb0.15 N、0 Cr 25 Ni13 Mo1W等。

9、 燃料电池

（1）熔融碳酸盐燃料电池用Cr22Al 10不锈耐热钢。

（2）高分子电解质燃料电池分离器用超级不锈钢。

（3）固体燃料电池用经薄膜技术处理的不锈钢。

（4）质子交换膜燃料电池双极板用XlNi Cr MoCu25.20.5、XlNi Cr Ni MoCu25.20.7、X2 Cr Ni Mn MoN 25.18.6.5超级不锈钢。

（5）500~700℃燃料电池支架板用AISI 430。

（6）聚合物作为电解质的低温燃料电池用不同类型不锈钢（正在选材）。

（7）固体氧化物燃料电池用不锈钢RMG、232J3。

（8）燃料电池互连杆用第三代铁素体不锈钢。

（9）非晶硅太阳能电池衬底用不锈钢。

（10）微型扣式电池用无氧铜/不锈钢/电子管级Ni的0.3mm复合板材料。

二、不锈钢在氢能开发中的应用

氢的利用需要从制氢开始，因为氢在自然界中很少以单质的形式存在，需要通过工业工艺生产，所有的制氢设备都需要不锈钢。

据相关资料显示，欧洲将在2025年中和二氧化碳投资7500多亿欧元。从现在到2040年，绿色氢能(基本依赖于零排放能量 即风能、太阳能(00591)和水能电解)从850万吨增加到3000万吨。在氢气的生产、运输、储存和使用过程中，使用了大量的不锈钢和镍合金。生产绿色氢气的电解槽需要大量的不锈钢和一些镍合金，如双极板。氢气的长途高容量运输和储存，如港口码头系统、拖车和加氢站，都含有一些不锈钢甚至镍合金部件。

从上图可以看出，从制氢设备到氢能利用都需要不锈钢。液化后需要储存氢气，并通过卡车、轮船、拖车和管道运输。氢气站需要使用不锈钢，未来可能需要氢气作为能源。氢气还将被用作锅炉发电厂、火力发电厂、汽车、公共汽车、卡车、火车、轮船、叉车和其他交通工具的动力源。电解发电机和燃料电池的大部分部件由不锈钢制成长距离、大容量运输和储存氢气，如港口码头系统、拖车和加氢站。这些设施和工具包含一些不锈钢甚至镍合金零件。在使用氢气的过程中，有固定的动力部件、热电联产装置，以及更多的不锈钢和镍合金。未来，燃料电池将更多地用于公共汽车、卡车、火车、轮船和叉车，并将使用更多的双极板、不锈钢和镍合金组件。

总结

从中长期看（2050年），能源转型是大势所趋，社会的未来依赖于新能源和可再生能源，这一点是明确的，同样明确的是不锈钢将是这些生产技术中不可缺少的一个部分。