新能源材料

新材料破解氣體燃料低壓常溫儲(chǔ)存難題

美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)了一種柔性空穴材料，用以破解氣體燃料的低壓和常溫儲(chǔ)存難題，幫助延長(zhǎng)天然氣動(dòng)力車(chē)輛的續(xù)航里程，降低對(duì)加氣站的壓力配置要求。

這種材料包含“金屬-有機(jī)框架”（MOF），由無(wú)機(jī)金屬單元與有機(jī)配體復(fù)合構(gòu)建而成，整體結(jié)構(gòu)內(nèi)散布鈷原子和鐵原子，鏈接位點(diǎn)采用鄰苯二甲酸二丁酯，其體積擴(kuò)張時(shí)空穴增多，體積縮小時(shí)空穴幾乎全部消失。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，在首批實(shí)驗(yàn)中，只需以家用壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力（相當(dāng)于大氣壓的35～36倍），泵入天然氣的主要成分甲烷，柔性MOF材料就會(huì)擴(kuò)張并吸附這種氣體。相反，如果甲烷釋出，用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)，這種柔性材料便會(huì)縮小。

設(shè)定這一課題的動(dòng)因是天然氣與汽油或柴油相比，價(jià)格低廉，相對(duì)潔凈。但壓縮天然氣的罐裝壓力是250個(gè)大氣壓，液態(tài)天然氣的儲(chǔ)存溫度則是-162℃。另外，在相同的燃料箱容積內(nèi)，壓縮天然氣的能量密度至多是汽油能量密度的三分之一，前者的續(xù)航能力明顯不足。燃料儲(chǔ)存問(wèn)題阻礙天然氣或氫氣動(dòng)力車(chē)的推廣。美國(guó)現(xiàn)有超過(guò)15萬(wàn)輛車(chē)以壓縮天然氣為動(dòng)力，其中卡車(chē)和客車(chē)居多。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的化學(xué)教授杰弗里·朗主導(dǎo)這一研究項(xiàng)目，他認(rèn)為適用于下一代天然氣動(dòng)力車(chē)的新材料理應(yīng)在35個(gè)大氣壓下吸附甲烷，儲(chǔ)存燃料。在5～6個(gè)大氣壓下釋出甲烷，向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送燃料?，F(xiàn)階段，除了最大限度提高這種新材料吸附甲烷的能力以外，研究人員還在為儲(chǔ)存氫氣開(kāi)發(fā)類(lèi)似材料。如果實(shí)現(xiàn)高密度低壓及常溫儲(chǔ)存，按照研究人員的設(shè)想，“或許大家可以在自己家里（給天然氣動(dòng)力車(chē)）加氣”。（新華網(wǎng)）

美研究稱(chēng)超小黃鐵礦量子點(diǎn)可提升電池性能

如果智能手機(jī)的電池中添加了量子點(diǎn)——比人類(lèi)發(fā)絲寬度小1萬(wàn)倍的納米晶體，充電時(shí)間可以縮短到30s，但效果只能維持幾個(gè)充電周期。不過(guò)，美國(guó)范德堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)找到了解決辦法：使用蘊(yùn)藏豐富、成本低廉的黃鐵礦來(lái)制造量子點(diǎn)，可確保電池在幾十個(gè)充電周期內(nèi)都能快速充電。納米級(jí)材料雖可顯著提高電池性能，但當(dāng)尺寸小于10nm（40～50個(gè)原子的寬度）時(shí)，納米粒子便與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以只能充放電幾次，這成為鋰離子電池商用邁不過(guò)去的“門(mén)檻”。該校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)助理教授卡里·品特指導(dǎo)、研究生安娜·道格拉斯帶領(lǐng)的研究小組利用標(biāo)準(zhǔn)的鋰紐扣電池和不同規(guī)格的黃鐵礦量子點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4.5nm大小的量子點(diǎn)可以極大地提升電池的充電速度，延長(zhǎng)使用周期。

這是因?yàn)?，黃鐵礦能通過(guò)一種獨(dú)特的方式轉(zhuǎn)變?yōu)殍F和鋰—硫（或硫酸鈉）化合物來(lái)儲(chǔ)能，與商業(yè)鋰離子電池存儲(chǔ)電荷的機(jī)制不同。根據(jù)他們的觀察，這些超小納米顆粒允許鐵移動(dòng)到表面，而鈉或鋰則與黃鐵礦中的硫發(fā)生反應(yīng)，但如果換成較大的顆粒，鐵就無(wú)法在黃鐵礦材料中移動(dòng)，從而限制了它們的儲(chǔ)能能力。

品特認(rèn)為，理解這種化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)制至關(guān)重要，將有助于按照摩爾定律來(lái)革新電池性能，加快向電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡的步伐。他表示，未來(lái)新工具的開(kāi)發(fā)將使他們有能力研制可在幾秒鐘內(nèi)充電、幾天時(shí)間內(nèi)放電的電池，并且循環(huán)次數(shù)可多達(dá)幾萬(wàn)次，儲(chǔ)能能力可讓電動(dòng)汽車(chē)與汽油車(chē)媲美。（科技日?qǐng)?bào)）

“智能玻璃”讓電池長(zhǎng)命

移動(dòng)設(shè)備的功能越來(lái)越強(qiáng)大，但是電池卻總是那么不給力，手機(jī)怎么又沒(méi)電了是最常聽(tīng)到的抱怨之一。許多延長(zhǎng)設(shè)備待機(jī)時(shí)間的技術(shù)是在電池上下功夫，而英國(guó)電子工程師佩曼·侯賽尼把目光放在屏幕這個(gè)用電“大戶”上。由于移動(dòng)設(shè)備90%以上電力用于屏幕顯示功能，所以侯賽尼想到研制一種耗電量極低的屏幕材料。他發(fā)明了一種“智能玻璃”，能顯著減少智能設(shè)備屏幕的耗電量，從而延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間?！爸悄懿ＡА奔夹g(shù)基于可重寫(xiě)DVD光盤(pán)的技術(shù)，用電脈沖實(shí)現(xiàn)屏幕顯示功能，使智能設(shè)備充電頻率從一天一次延長(zhǎng)到一周一次。侯賽尼已經(jīng)獲得牛津大學(xué)創(chuàng)新投資機(jī)構(gòu)“牛津科學(xué)創(chuàng)新基金”一筆“大額”種子資金，具體數(shù)額不詳。侯賽尼創(chuàng)辦的一家新技術(shù)企業(yè)計(jì)劃一年內(nèi)生產(chǎn)出“智能玻璃”的原型。（新華網(wǎng)）

歐盟研制開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)定向“喇叭”技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)的日益成熟，歐委會(huì)預(yù)計(jì)到2020年，電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售量將至少占到歐盟新車(chē)銷(xiāo)售量的10%。電動(dòng)汽車(chē)清潔、高效和低噪音，但主要問(wèn)題可能出自于電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)于安靜，以至于使用道路的弱勢(shì)群體，如步行者和盲人，很難預(yù)測(cè)和預(yù)防潛在的道路風(fēng)險(xiǎn)。歐盟第七研發(fā)框架計(jì)劃（FP7）提供180萬(wàn)歐元資助，總研發(fā)投入300萬(wàn)歐元，由歐盟7個(gè)成員國(guó)西班牙（總協(xié)調(diào)）、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、荷蘭、奧地利和比利時(shí)，11家創(chuàng)新型中小企業(yè)（SMEs）聯(lián)合科技界和盲人協(xié)會(huì)組成歐洲EVIDENT研發(fā)團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過(guò)近3年時(shí)間的研究開(kāi)發(fā)，成功研制出一款電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)導(dǎo)向“喇叭”技術(shù)及裝置，提醒道路弱勢(shì)群體預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。

為降低技術(shù)開(kāi)發(fā)成本，研發(fā)團(tuán)隊(duì)盡可能采用汽車(chē)制造業(yè)已成熟的電子技術(shù)及裝置，一定意義上是汽車(chē)制造業(yè)原有電子技術(shù)的重新組合集成，增加了部分自動(dòng)感應(yīng)傳感器和定向信號(hào)發(fā)送裝置。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人稱(chēng)，最關(guān)鍵原則是不能產(chǎn)生新的道路噪音，為此需要找到提醒但又不能驚嚇特定目標(biāo)路人、同時(shí)不干擾其他路人之間的平衡“喇叭”技術(shù)，同時(shí)也成為研發(fā)團(tuán)隊(duì)的主攻方向。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制的創(chuàng)新型解決方案，預(yù)警信號(hào)主要從汽車(chē)前部自動(dòng)定向水平發(fā)出，悅耳度和音量自動(dòng)調(diào)試是關(guān)鍵。解決方案目前已通過(guò)各類(lèi)道路弱勢(shì)群體的實(shí)地檢測(cè)驗(yàn)證，包括城市上下班道路使用高峰期的反復(fù)考驗(yàn)。解決方案新增的自動(dòng)傳感裝置和定向“喇叭”技術(shù)成本價(jià)格低廉，已受到接洽汽車(chē)制造業(yè)企業(yè)的普遍歡迎，有助于進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力。（科技日?qǐng)?bào)）

中日瑞科學(xué)家制成高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

由日本、中國(guó)和瑞士研究人員組成的一個(gè)科研小組最近在美國(guó)《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們借助薄膜摻雜技術(shù)，制造出一種面積為1cm2的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其公證效率為15%，是當(dāng)前國(guó)際公證的鈣鈦礦電池最高效率。與傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池相比，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成本較低，更容易生產(chǎn)，而且近年來(lái)其光電轉(zhuǎn)換效率獲得較大提升，所以是目前最有可能實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化以替代化石能源的太陽(yáng)能電池。

盡管鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速，但存在難以在較大面積的基底上沉積超薄薄膜而不產(chǎn)生孔洞等缺陷，很難大面積制備。此前報(bào)道的高效率結(jié)果大多是基于面積為0.1cm2的電池器件。而在光伏領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能電池效率測(cè)定需要電池面積至少在1cm2以上。

在新研究中，日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員借助常見(jiàn)的半導(dǎo)體工藝摻雜技術(shù)，給鈣鈦礦電池的無(wú)機(jī)界面層氧化鎳薄膜重?fù)诫s鋰與鎂，將其導(dǎo)電性提高了10倍左右。

研究主要負(fù)責(zé)人、日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)光伏材料組組長(zhǎng)韓禮元解釋說(shuō)，由于導(dǎo)電性提高，他們可以增加重?fù)诫s氧化鎳薄膜厚度而不減損電池效率，從而大大降低了該薄膜的孔洞密度等缺陷，最終制備出面積為1cm2米的高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。研究人員還在日本標(biāo)準(zhǔn)光伏測(cè)量實(shí)驗(yàn)室對(duì)他們制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池進(jìn)行了效率公證，公證效率為15%，被收錄于2015年第46期《太陽(yáng)能電池效率表》。

薄膜太陽(yáng)能電池可分為3代：第1代為非晶硅薄膜電池，最高效率為13.6%；第2代為無(wú)機(jī)化合物薄膜太陽(yáng)能電池，如銅銦鎵硒電池效率達(dá)到21.7%；第3代電池仍處于研發(fā)階段，包括染料敏化太陽(yáng)能電池（效率達(dá)11.9%）、有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池（效率達(dá)11.5%）和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池等。韓禮元說(shuō)：“我們認(rèn)證的鈣鈦礦電池效率（15%）已經(jīng)遠(yuǎn)高于同一代的染料敏化太陽(yáng)能電池和有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。盡管與單晶硅（25.6%）和多晶硅（20.8%）太陽(yáng)能電池的效率還存在一定差距，我們相信鈣鈦礦電池的效率將很快突破20%，甚至在不遠(yuǎn)的將來(lái)超過(guò)25%?！保ㄖ醒胝T(mén)戶網(wǎng)站）

日本最大太陽(yáng)能發(fā)電站竣工

日本風(fēng)力發(fā)電巨頭Eurus能源控股11月10日在青森縣六所村舉行了當(dāng)?shù)卮笠?guī)模太陽(yáng)能發(fā)電站的竣工儀式。該發(fā)電站已于2015年11月10月開(kāi)始營(yíng)運(yùn)，輸出功率約達(dá)11.5萬(wàn)kW。這是日本國(guó)內(nèi)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的太陽(yáng)能發(fā)電站中規(guī)模最大的一座，一年可為3.8萬(wàn)戶普通家庭供電。

該發(fā)電站于2013年8月開(kāi)工，工程耗資490億日元（約合人民幣25億元），設(shè)置了51.36萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能板。所發(fā)電力全部售給東北電力公司。（人民網(wǎng)）

激光瞬間加熱材料溫度超過(guò)太陽(yáng)

最近，英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的理論物理學(xué)家提出一種新的加熱機(jī)制，通過(guò)高能激光產(chǎn)生無(wú)對(duì)撞靜電沖擊波，能在20飛秒內(nèi)把小塊固體材料加熱到千電子伏特（千萬(wàn)度）級(jí)別，比太陽(yáng)中心溫度還要高。相關(guān)成果發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上。

研究人員稱(chēng)，這是他們第一次提出這種方法，有望為研究熱核聚變能源開(kāi)辟新途徑——科學(xué)家們一直在尋求如何模仿太陽(yáng)產(chǎn)生清潔能源。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，新方法的加熱速度是目前美國(guó)加州勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室聚變實(shí)驗(yàn)中的100倍。在大部分材料中，激光能量會(huì)首先加熱材料中的電子，再由電子去加熱組成物質(zhì)的粒子——離子。研究小組的方法是利用激光誘導(dǎo)的靜電沖擊波直接加熱離子，因此比通過(guò)電子間接加熱更快。

通常，當(dāng)高強(qiáng)度激光照射到材料上時(shí)，產(chǎn)生的靜電沖擊波會(huì)推動(dòng)離子，使它們加速離開(kāi)而無(wú)法被加熱。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果材料中含有特殊的離子聯(lián)接，它們會(huì)通過(guò)沖擊波獲得不同的加速度，從而導(dǎo)致摩擦，反過(guò)來(lái)使它們迅速變熱。這種效果在含有兩種離子的固體（如塑料）中最強(qiáng)，只有一種離子時(shí)，就沒(méi)這種效果。此外，密度大也是加熱速度快的原因之一。沖擊波通過(guò)高密度材料時(shí)，離子被擠在一起，摩擦效果比低密度材料要大得多。

論文合著者、該校物理系博士馬克·夏洛克說(shuō)：“2種離子就像火柴頭和火柴盒，你兩個(gè)都需要。一根火柴自己是不會(huì)燒起來(lái)的。”

論文第一作者阿瑟·特瑞爾說(shuō)，聚變研究中的問(wèn)題之一就是如何在恰當(dāng)時(shí)間、恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)從激光中獲得能量。而這一方法讓能量直接進(jìn)入了離子。

太陽(yáng)溫度非常高，而這一次英國(guó)的理論物理學(xué)家可以把固態(tài)材料的溫度加熱到比太陽(yáng)中心的溫度還要高，并有望成就強(qiáng)大的熱核聚變能源。換句話說(shuō)，未來(lái)我們可能創(chuàng)造出許許多多的“人造太陽(yáng)”，為人類(lèi)帶來(lái)無(wú)限的清潔能源。事實(shí)上，各國(guó)的科學(xué)家都在為了這一大膽的創(chuàng)想而探索。其中，世界最大激光器——美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置正距離這個(gè)目標(biāo)越來(lái)越近。希望英國(guó)科學(xué)家的新研究可以幫助人類(lèi)早日實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望，讓多年的夢(mèng)想逐步成為現(xiàn)實(shí)。（科技日?qǐng)?bào)）

科學(xué)家研制出新型流電池可比傳統(tǒng)電池多儲(chǔ)存10倍電量

被稱(chēng)為流電池的工業(yè)規(guī)模的電池有朝一日將開(kāi)辟可再生能源的廣泛使用，但這只有在這些設(shè)備能夠便宜地存儲(chǔ)大量能源，并將其輸送到電網(wǎng)中時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。而這正是傳統(tǒng)流電池不能做的事。如今，研究人員報(bào)告說(shuō)，他們已經(jīng)研制出一種使用鋰離子技術(shù)的新型流電池，這種電池存儲(chǔ)的能量大約為市場(chǎng)上最常見(jiàn)流電池的10倍。在經(jīng)過(guò)一些改進(jìn)后，新電池將能夠?qū)θ藗兇鎯?chǔ)和釋放能源的方式產(chǎn)生重要影響。

流電池與人們都在使用的充電電池沒(méi)有什么大的區(qū)別，除了它們巨大的體積。在傳統(tǒng)充電電池中，電荷被儲(chǔ)存在名為陽(yáng)極的電極中。當(dāng)放電時(shí)，電子被拉出陽(yáng)極，連通它們工作的外部電路，并返回名為陰極的第二個(gè)電極。電極之間的液體電解質(zhì)輸送離子通過(guò)電池從而使電荷保持平衡。電池可以通過(guò)插上電源進(jìn)行充電——此舉迫使電荷與離子反向流動(dòng)。然而在流電池中，電荷被儲(chǔ)存在位于外部液槽的液體電解質(zhì)中。運(yùn)送電荷的電解質(zhì)能夠隨后被泵送到一個(gè)電極組件中，這種組件被稱(chēng)為疊層，包含了被一個(gè)離子導(dǎo)電膜分離的兩個(gè)電極。這一裝置使得大量電解質(zhì)能夠被儲(chǔ)存于液槽中。由于這些液槽沒(méi)有體積限制，因此一部流電池的存儲(chǔ)能力可以根據(jù)需要按比例放大。這也就使得它們成為為輸電網(wǎng)存儲(chǔ)大量能源的理想裝置。

新加坡國(guó)立大學(xué)材料學(xué)家Qing Wang率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)混合的解決方案。他們保持了整體的流電池體系結(jié)構(gòu)，即由一個(gè)中央電極疊層分離的電荷儲(chǔ)存槽。但是在外部液槽的內(nèi)部，研究人員放置了與液體完全相反的固體鋰存儲(chǔ)材料，一種含有常見(jiàn)的鋰離子電池陰極材料，名為磷酸鐵鋰（LiFePO4）；另一種含有二氧化鈦（TiO2），它有時(shí)會(huì)被用作鋰離子電池的陽(yáng)極。研究人員隨后使用帶電液體——被稱(chēng)為氧化還原介質(zhì)——從固體到疊層并來(lái)回運(yùn)送電荷。固體存儲(chǔ)材料是多孔的，足以使液體氧化還原介質(zhì)沸騰通過(guò)，并抓住電子和鋰離子，將它們運(yùn)送到膜。研究人員同時(shí)改進(jìn)了傳統(tǒng)柔性膜材料，被稱(chēng)為全氟磺酸，并將其與另一種聚合物結(jié)合在一起，從而能夠更好地讓鋰離子通過(guò)。該方法已經(jīng)奏效。研究人員在11月27日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)告指出，與VRBs相比，這種新型的鋰基流電池按液槽的體積計(jì)能夠比前者多儲(chǔ)存10倍的能量。

美國(guó)哈佛大學(xué)流電池專(zhuān)家Michael Aziz認(rèn)為，這是一項(xiàng)“非常具有創(chuàng)新性”的工作。但他強(qiáng)調(diào)，盡管新電池具有更高的能量密度，但它提供能量的速度只是傳統(tǒng)流電池的1/10 000，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言太慢了。Wang和他的同事承認(rèn)這一局限，但他們表示通過(guò)進(jìn)一步改善膜以及電荷轉(zhuǎn)運(yùn)氧化還原介質(zhì)，應(yīng)該能夠提高輸出流量。如果研究人員真的做到這一點(diǎn)，新的鋰基流電池將為可再生能源儲(chǔ)存提供急需的支持。（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

我國(guó)成功自主研發(fā)乏燃料貯存格架實(shí)現(xiàn)科技突破

由我國(guó)核能企業(yè)自主研發(fā)的乏燃料貯存格架11月10日通過(guò)科技鑒定。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)認(rèn)為，該貯存格架基于“整體骨架+模塊化貯存套筒”技術(shù)，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

總部位于深圳的中國(guó)廣核集團(tuán)主持完成了該項(xiàng)科技突破。據(jù)介紹，乏燃料貯存格架是核燃料循環(huán)中的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于乏燃料在堆貯存、中間離堆貯存以及后處理廠貯存。隨著我國(guó)核電行業(yè)的快速發(fā)展，乏燃料貯存格架市場(chǎng)需求巨大。然而，受制于乏燃料貯存格架中關(guān)鍵的功能材料——中子吸收體材料等方面的限制，一直未能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，不僅產(chǎn)品供貨價(jià)格昂貴，而且技術(shù)和供貨周期上受到制約。

中廣核集團(tuán)發(fā)布通告表示，中廣核聯(lián)合江蘇核工業(yè)格林水處理有限責(zé)任公司成功研制出新型“整體骨架+模塊化貯存套筒”式乏燃料貯存格架，在有效降低成本的同時(shí)，還有效避免了目前我國(guó)核電項(xiàng)目普遍采用高密集乏燃料貯存格架所出現(xiàn)的格架變形等問(wèn)題。通告表示，本次鑒定的順利通過(guò)，標(biāo)志著我國(guó)具備了乏燃料貯存格架的自主設(shè)計(jì)和自主制造能力，打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，提高了關(guān)鍵核電設(shè)備的安全質(zhì)量，降低了工程建設(shè)成本，對(duì)促進(jìn)我國(guó)核工業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。（新華網(wǎng)）

光解水制氫性能大幅提高

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授熊宇杰課題組設(shè)計(jì)了一類(lèi)具有原子精度殼層結(jié)構(gòu)的光解水制氫助催化劑，可在降低貴金屬鉑用量的同時(shí)大幅度提高光解水制氫性能。

研究人員基于界面電荷極化作用機(jī)制設(shè)計(jì)出了一類(lèi)具有原子精度殼層的鈀—鉑核殼結(jié)構(gòu)助催化劑。該設(shè)計(jì)利用鈀—鉑金屬間的電勢(shì)差作為半導(dǎo)體中光生電子的“運(yùn)動(dòng)”驅(qū)動(dòng)力，使得電子自發(fā)地依次從半導(dǎo)體向金屬鈀、鉑“跑位”，最后聚集在金屬鉑殼層的外表面，從而驅(qū)動(dòng)了金屬鉑表面的高效光解水制氫反應(yīng)。研究人員發(fā)展了殼層厚度精準(zhǔn)控制的合成方法，無(wú)需使用成本高昂的原子層沉積技術(shù)即可在液相體系中生長(zhǎng)少數(shù)原子層厚度的金屬殼層?；谠摷夹g(shù)，其光解水制氫效率與無(wú)助催化劑的半導(dǎo)體光催化劑相比提高了322倍，比傳統(tǒng)純鉑助催化劑的半導(dǎo)體光催化劑體系提高了8.2倍。與此同時(shí)，該設(shè)計(jì)以相對(duì)廉價(jià)的鈀內(nèi)核替代了金屬鉑，也使材料成本降低。（中國(guó)化工報(bào)）

青島儲(chǔ)能研究院研發(fā)出新型電解質(zhì)電池材料

現(xiàn)有的鋰離子電池液體電解質(zhì)體系，不能滿足動(dòng)力電池對(duì)高能量、高功率和安全性等多方面的要求。青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了“剛?cè)岵?jì)”的研發(fā)思路，開(kāi)發(fā)出一系列新型聚合物電解質(zhì)體系，很好地解決了上述瓶頸問(wèn)題，同時(shí)大幅提升了安全使用性能。“剛?cè)岵?jì)”就是使用“剛”性骨架材料，如聚酰亞胺、芳綸、聚芳砜酰胺、玻璃纖維和纖維素等無(wú)紡布材料，改善電池的力學(xué)性能和尺寸熱穩(wěn)定性能；利用“柔”性離子傳輸材料賦予優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性和界面穩(wěn)定性，通過(guò)“并濟(jì)”即2種或多種材料復(fù)合達(dá)到多贏的效果，實(shí)現(xiàn)綜合性能的大幅提高，進(jìn)而滿足動(dòng)力電池的要求。

敬天惜物、取法自然，該研究探究“剛?cè)岵?jì)”的復(fù)合聚合物電解質(zhì)體系，實(shí)現(xiàn)剛?cè)岬膶?duì)立統(tǒng)一，來(lái)實(shí)現(xiàn)力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性能、電位窗口、界面穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電率等綜合性能的提升。（青島生物能源與過(guò)程研究所）

天津大學(xué)研制出高效混菌微生物燃料電池

天津大學(xué)化工學(xué)院學(xué)生團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的成果——高效混菌微生物燃料電池，日前獲得2015國(guó)際遺傳工程機(jī)器設(shè)計(jì)競(jìng)賽（iGEM）金獎(jiǎng)及該賽事Best Energy Project單項(xiàng)獎(jiǎng)。

目前，國(guó)內(nèi)外研制單一菌種微生物燃料電池較多，但由于產(chǎn)電菌自身代謝能力有限、培養(yǎng)條件苛刻等，導(dǎo)致電池產(chǎn)電效率低。天大的微生物燃料電池選取混合菌群體系，利用基因工程對(duì)菌株進(jìn)行改造，使混菌體系不僅共生，還能高效協(xié)同。經(jīng)過(guò)逐步技術(shù)優(yōu)化，將能生產(chǎn)出同鋰電池電量相同的電輸出。據(jù)悉，天大研制的這款電池目前能持續(xù)高效產(chǎn)電超過(guò)80h。（人民網(wǎng)）