什麼是關鍵材料？關鍵材料是美國政府認定對能源技術、經濟和國家安全以及關鍵產品製造至關重要的物質。這種重要性意味著美國需要確保這些材料的供應。提供關鍵材料的供應鏈可能會因需求突然增加、自然災害影響供應以及外國政府限制出口等事件而中斷。美國能源部（DOE）已經確定了18 種對未來能源產業至關重要的關鍵能源材料。

鎵，美國政府認定的關鍵材料之一，因為它在許多重要技術中都有應用。圖片來源：Maxim Bilovitskiy, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.

許多關鍵材料具有獨特的性能，因此對先進技術非常重要。例如，有些材料可用於製造非常堅固、緊湊的磁鐵，有些材料可加速化學反應，有些材料可有效地將電能轉換為光能。能源部確定的所有關鍵材料都是天然元素，沒有一種是在實驗室中創造出來的。幾乎所有這些元素都來自恆星和超新星，只有極少量是透過放射性衰變和其他方式產生的。這意味著地球上的供應就是我們目前所擁有的一切。

上圖中的鎵就是這些關鍵材料之一。鎵用於製造各種電子設備。它常用於LED 燈泡、智慧型手機中的通訊晶片和高效能電源。由於鎵十分稀有，因此並非直接開採，而是作為鋁製造過程中的副產品生產出來。中國的鎵產量佔全球產量的90% 以上，並於2023 年宣布嚴格限制這項關鍵元素的出口。

概況

• 我們可以透過英國皇家化學會的線上元素週期表，了解更多關於關鍵材料和所有元素的資訊。
• 這些關鍵材料包括17 種稀土金屬中除一種以外的所有材料。這些銀色金屬的化學性質相似。它們之所以被稱為”稀有”，部分原因是它們往往同時存在，很難從其他材料中分離出來。
• 由能源部科學辦公室支持的研究計畫可以降低關鍵材料的回收成本。
• 歐盟也關注關鍵材料。在這份來自Politico的指南中，您可以了解有關其中12 種材料的更多資訊。

從太陽能電池板和風力渦輪機到電動車充電器和電池，關鍵材料對清潔能源技術至關重要。這些用途正是能源部密切關注關鍵材料的原因。根據《兩黨基礎設施法和通貨膨脹削減法》，能源部負責監督幾項關鍵計劃，以解決關鍵材料問題。能源部製造和能源供應鏈辦公室（MESC）正在三個資助領域領導工作，即電池製造和回收補助金、電池材料加工補助金和48C 稅收抵免計劃。 MESC 和能源部化石能源與碳管理辦公室(FECM) 正在領導稀土元素示範設施的工作。化石能源和碳管理辦公室也正在利用採礦和工業廢棄物以及其他非常規來源來生產和加工稀土元素和其他關鍵材料。能源部也創建了關鍵材料創新中心(CMI Hub）。該中心由艾姆斯國家實驗室領導，由能源部先進材料與製造技術辦公室管理。 CMI 正在進行應用研究，以推動技術發展，從而開闢關鍵材料的新來源、這些材料的替代品以及透過再利用和再循環更好地利用現有材料的方法。該中心也研究新的方法，以促進科學發展、保護環境，並分析關鍵材料的供應鏈和經濟性。

更多「關鍵材料」資源

• 能源部關鍵礦物和材料計劃，包括該計劃對這些材料的定義
• 能源部科學辦公室的基礎能源科學計劃，是能源部在關鍵材料方面的大部分工作的中心。
• 為關鍵材料奠定科學基礎
• 關鍵材料創新中心
• 能源部關鍵材料中心
• DOE關鍵材料策略報告
• DOE關於從煤炭和煤炭副產品中回收REE/CM 的報告
• 美國地質調查局關於關鍵資料的報告