新能源材料

中英專家利用真菌首次合成電池電極材料

由英國敦提大學(xué)教授杰弗里·加德領(lǐng)導(dǎo)、中國科研人員參與的團隊在俗稱紅色面包霉的粗糙脈孢菌合成了錳氧化物在用作鋰離子電池的電極材料。加德說，這項研究是首次報告利用真菌生物礦化過程合成電極材料，表明真菌生物礦化在生物材料合成方面有巨大的應(yīng)用潛力，同時這一方法也為今后通過新途徑開發(fā)電化學(xué)材料提供了思路。在此前研究中，加德的團隊發(fā)現(xiàn)真菌能通過生物礦化過程生成碳酸鹽礦物，其中包括含有毒金屬的碳酸鹽礦物，而碳酸鹽礦物加熱后比較容易分解為金屬氧化物。

因此，他們開始研究能否利用真菌生物礦化過程來合成被廣泛使用的電極材料——錳氧化物。此前錳氧化物大多利用非生物方法合成，還沒有研究報告闡述真菌也能在這方面發(fā)揮作用。在新研究中，加德團隊的科研人員李倩瑋等人在紅色面包霉的培養(yǎng)基中加入一定量的尿素和氯化錳。經(jīng)過一段時間培養(yǎng)后，真菌菌絲體上及培養(yǎng)基中產(chǎn)生了大量碳酸錳，將這些物質(zhì)經(jīng)過300℃的高溫加熱處理，就會得到真菌與錳氧化物的混合物。這種混合物在用作鋰離子電池的電極材料時，具有出色的“循環(huán)穩(wěn)定性”：在充放電循環(huán)200次后，電池容量的保持率仍在90%以上。加德說，與其他方法相比，這種電極材料合成方法更簡單快捷，而且真菌菌絲體在生物礦化過程中可為金屬沉積物提供支撐框架。與此同時，真菌菌絲的分支狀結(jié)構(gòu)能對化合物起到很好的分散作用，有助于氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。對于下一步研究，加德表示，可能會集中在優(yōu)化真菌培養(yǎng)條件方面，以便更好地提高所得電極材料的電化學(xué)性能，并研究利用其他真菌合成碳酸鹽礦物的可能性。（新華網(wǎng)）

英建成最大水上太陽能漂浮發(fā)電站

目前，英國已經(jīng)建成一座太陽能發(fā)電站，地點位于泰晤士河畔沃爾頓的伊麗莎白二世水庫。這是世界上最大的漂浮發(fā)電站。該太陽能發(fā)電站擁有23 046塊太陽能板，總面積達5.75萬m2。由Lightsource太陽能能源公司出資建設(shè)并管理運營。此發(fā)電站太陽能板覆蓋水庫面積1/10，總耗資600萬英鎊（約合人民幣5 564萬元），最大輸出功率6.3MW，能夠為1 800個家庭提供充足電力，且不會對環(huán)境造成影響。此發(fā)電站將被用來供給泰晤士河周邊的自來水處理廠。

相較于陸地上的太陽能發(fā)電場所，水上發(fā)電站具備顯著優(yōu)勢。建設(shè)水上發(fā)電站不需要開發(fā)許可，水上建設(shè)不占用農(nóng)業(yè)資源，水體也可以有效冷卻設(shè)備。（新華網(wǎng)）

日本成功研發(fā)出無需電池的電動汽車

日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)（位于愛知縣豐橋市）與大成建設(shè)公司近日宣布已研發(fā)出全球首輛無需電池驅(qū)動的電動汽車（EV），并向媒體公開了行駛實驗。原理是埋入輪胎的網(wǎng)狀鋼線通過被稱為“電氣化公路”的專用車道獲得電力，從而驅(qū)動發(fā)動機。行駛實驗中，參與研發(fā)的豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)波動工學(xué)教授大平孝乘坐這輛小型單人電動汽車，以大約10km的時速平穩(wěn)行駛。

據(jù)該校介紹，行駛實驗中使用的電氣化車道為一條長約30m的柏油路，地下約10cm處配合車身寬度埋入2條寬約40cm的通電鐵板。搭載電池的普通電動汽車因蓄電量小，不適合長距離行駛。此次開發(fā)的電動汽車雖需在專用的電氣化公路上行駛。（人民網(wǎng)）

我國將建首個全流域"風(fēng)光水互補"清潔能源基地

我國第3大水電基地雅礱江流域?qū)⒔ㄔO(shè)我國首個全流域的“風(fēng)光水互補”清潔能源示范基地，充分利用雅礱江水電站群的調(diào)節(jié)性能，平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)3種清潔能源的優(yōu)化利用、打捆外送。這將有利于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，并促進四川甘孜、涼山等貧困地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

示范基地規(guī)劃總裝機達到6 000萬kW，有望成為目前世界上最大的“風(fēng)光水互補”清潔能源示范基地。目前，國內(nèi)除黃河上游以龍羊峽單體項目為基礎(chǔ)打造“水光互補”、金沙江下游打造“風(fēng)光水互補”以及內(nèi)蒙古嘗試火電與風(fēng)電打捆送出等方面的研究以外，還沒有一家真正整條流域的“風(fēng)光水互補”清潔能源示范基地。雅礱江公司董事長陳云華介紹，雅礱江所流經(jīng)的甘孜州、涼山州、攀枝花市地處川西風(fēng)能和太陽能資源富集區(qū)域，流域沿岸兩側(cè)風(fēng)電、光電資源可開發(fā)量超過3 000萬kW，與雅礱江流域規(guī)劃的水力資源相當，相當于再造一條“雅礱江”。“雅礱江上的二灘、錦屏、兩河口3大水庫相當于一個巨大的儲能系統(tǒng)，流域枯水季正好是風(fēng)電和光伏多發(fā)的季節(jié)，水電的快速啟停功能能夠保障風(fēng)電和光伏的優(yōu)先送出；相反在雨季，風(fēng)電和光伏出力減弱，水電正好可以多發(fā)甚至滿發(fā)?！标愒迫A表示，3種清潔能源通過智能化的運行調(diào)度系統(tǒng)“深加工”之后打捆外送，將原來波動頻繁發(fā)電曲線變成近乎直線的穩(wěn)定輸出，不僅能夠保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，還能將優(yōu)質(zhì)清潔能源輸送到千家萬戶。根據(jù)初步規(guī)劃成果，雅礱江流域沿岸將布局風(fēng)電場址約80個，測算裝機容量1 261萬kW光電場址約25個，測算裝機容量1 816萬kW。上述風(fēng)電和光伏發(fā)電項目總裝機容量3 077萬k W，年發(fā)電量約519億k W h時，總投資逾 3 077億元。項目建設(shè)將直接帶動雅礱江沿岸貧困地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。據(jù)了解，目前雅礱江風(fēng)光水互補清潔能源示范基地建設(shè)已納入四川省“十三五”規(guī)劃，并成為四川省打造清潔能源示范省的重要組成部分。雅礱江公司將優(yōu)選部分風(fēng)電、光電場址作為首批項目推進前期工作，按照“成熟一批、開發(fā)一批”的原則加快建設(shè)。（新華網(wǎng)）

新膠狀材料有助存儲可再生能源

隨著各種成分的添加，翠綠的液體漸漸變成了褐色的膠體。加拿大多倫多大學(xué)研發(fā)出的這種彩色黏性材料，或?qū)⒔o可再生能源新的廉價存儲方式鋪平道路。

這種材料在被鋪展到金屬帶上并通電后，其打破水分子的速率要比現(xiàn)有常用材料高出3倍，且成本要低廉得多。多倫多大學(xué)客座研究員張博（音譯）稱，其開發(fā)的這種神奇膠狀材料可作為催化劑，將水分解為氫和氧。相關(guān)水解工藝的關(guān)鍵是使用了相對廉價和豐富的鎢金屬。鎢本身不會對水分解，但其在催化劑作用下可改變其他成分的特性，尤其是鐵—鈷氧化物，從而使水的分解更容易。而且，這種新材料可在室溫條件下制作，制成后可像膠貼一樣易于使用。研究人員表示，新膠狀材料可促進工業(yè)規(guī)模的水解技術(shù)開發(fā)。在此過程中，作為副產(chǎn)物的氧通常被釋放至大氣中，而氫則被存儲起來。之后，在燃料電池中這些氫可與氧再度結(jié)合產(chǎn)生能量。

存儲是一直困擾可再生能源領(lǐng)域的難題，電池技術(shù)并未能提供一種大量存儲電能的廉價和長期手段。新技術(shù)的優(yōu)點在于，可將間歇性可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）產(chǎn)生的電力存儲起來，以供將來無限期地使用。新膠狀材料是加拿大先進項目研究院（CIFAR）資助的仿生能源項目產(chǎn)生的首個具體成果。該項目由多倫多大學(xué)著名能源專家愛德華·薩金特領(lǐng)導(dǎo)。（科技日報）

我國生物燃料乙醇年產(chǎn)量已超200萬t

中國科學(xué)院近日在天津發(fā)布的《中國工業(yè)生物技術(shù)白皮書2015》顯示，2014年，我國生物燃料乙醇年產(chǎn)量約216萬t，生物柴油年產(chǎn)量約121萬t。

白皮書指出，中國是世界上第3大生物燃料乙醇生產(chǎn)國和應(yīng)用國，僅次于美國和巴西。近年來，國際原油價格持續(xù)走低，在國家財稅政策調(diào)節(jié)的引導(dǎo)下，中國燃料乙醇行業(yè)逐漸向非糧經(jīng)濟作物和纖維素原料綜合利用方向轉(zhuǎn)變，積極開展工藝和示范項目建設(shè)。

作為生物能源的一個重要領(lǐng)域，白皮書還指出，中國生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于成長期，生物柴油總產(chǎn)能約為300萬～350萬t，但由于受到原料供應(yīng)的限制，生產(chǎn)裝置開工率不足，尚無法滿足巨大的市場需求。為此，生物柴油企業(yè)正在積極需求替代原料，開發(fā)和推廣生物柴油新技術(shù)，加快建設(shè)工業(yè)裝置。（新華網(wǎng)）

未來5年頁巖氣市場規(guī)模有望超千億美元

研究機構(gòu)Zion Research發(fā)布的最新報告指出，2014年全球頁巖氣市場規(guī)模為630億美元，預(yù)計到2020年將增至1 050億美元，2015-2020年期間的年化復(fù)合增速為9%。

報告預(yù)計，頁巖氣在全球能源需求中所占的比例將持續(xù)上升。頁巖氣行業(yè)的主要驅(qū)動因素是全球迅速增長的需求，比如美國政府高度關(guān)注頁巖氣生產(chǎn)以降低對原油的依賴度，不過相比于傳統(tǒng)能源資源更高的開采成本可能限制該行業(yè)的增長，但預(yù)計持續(xù)的研發(fā)和科技進步將推動生產(chǎn)成本下降。

報告指出，水平鉆井和水力壓裂是全球廣泛應(yīng)用于頁巖氣開采的主要方法，水力壓裂是向烴源巖中注入高壓水，以釋放天然氣。

報告還指出，目前頁巖氣的主要用途包括住宅、工業(yè)、商業(yè)、發(fā)電和運輸?shù)取?014年，工業(yè)板塊的消耗在頁巖氣應(yīng)用中占比最高，達到30%以上，預(yù)計未來五年發(fā)電和居民住宅消耗將迅速增長。2014年北美地區(qū)是頁巖氣生產(chǎn)和消耗量最高的地區(qū)，占全球市場75%的份額。（中國證券報）

2016年我國擬安排3 083萬kW風(fēng)電開發(fā)建設(shè)規(guī)模

國家能源局近日發(fā)布的《2016年全國風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案》明確，今年全國風(fēng)電開發(fā)建設(shè)總規(guī)模為3083萬kW。同時，考慮到去年吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、新疆等省份棄風(fēng)限電情況，暫不安排新增項目建設(shè)規(guī)模。

其中，下達風(fēng)電開發(fā)建設(shè)規(guī)模較多的省份包括河南?。?50萬kW）、山東?。?30萬kW）、湖南?。?60萬kW）、貴州?。?10萬kW），云南省和陜西省規(guī)模均為200萬kW。

國家能源局有關(guān)負責(zé)人介紹，2016年全國風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案的編制統(tǒng)籌考慮了各地區(qū)風(fēng)電開發(fā)建設(shè)現(xiàn)狀和市場消納情況，目的是為了保持風(fēng)電開發(fā)建設(shè)節(jié)奏，促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

國家能源局要求，各省區(qū)市發(fā)展改革委和能源局要加強組織協(xié)調(diào)和管理，認真落實風(fēng)電項目建設(shè)條件。納入開發(fā)建設(shè)方案的項目，要在2016年內(nèi)完成核準工作，嚴禁發(fā)生不具備開發(fā)實力的企業(yè)獲取資源后倒賣批文等行為。同時，各電網(wǎng)公司要積極配合做好列入開發(fā)建設(shè)方案項目的配套電網(wǎng)建設(shè)工作，根據(jù)開發(fā)建設(shè)方案中項目核準時間和投產(chǎn)時間，落實電網(wǎng)接入和消納市場，及時辦理并網(wǎng)支持性文件，加快配套電網(wǎng)送出工程建設(shè)，確保風(fēng)電項目建設(shè)與配套電網(wǎng)同步投產(chǎn)和運行。

2015年，全國風(fēng)電新增裝機容量3 297萬kW，再創(chuàng)歷史新高；風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量達到1.29億kW，占全部發(fā)電裝機容量的8.6%。但與此同時，風(fēng)電棄風(fēng)限電形勢加劇，全年棄風(fēng)電量同比增加213億kWh，平均棄風(fēng)率15%，同比增加7%。（新華網(wǎng)）

我國將嚴控風(fēng)電棄風(fēng)嚴重地區(qū)建設(shè)節(jié)奏

國家能源局近日對外發(fā)布通知提出，將嚴格控制風(fēng)電棄風(fēng)嚴重地區(qū)各類電源建設(shè)節(jié)奏。在電力供應(yīng)嚴重過剩且棄風(fēng)嚴重的地區(qū)，各省級能源主管部門應(yīng)研究暫?；驎壕彴ㄐ履茉丛趦?nèi)的各類電源核準建設(shè)的措施，避免棄風(fēng)情況進一步惡化。

其中，2015年棄風(fēng)較嚴重或棄風(fēng)率增長較快的地區(qū)，包括內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、甘肅、寧夏、新疆等?。▍^(qū)）2016年度暫不安排新增常規(guī)風(fēng)電項目建設(shè)規(guī)模。

國家能源局發(fā)布《關(guān)于做好2016年度風(fēng)電消納工作有關(guān)要求的通知》（以下簡稱“通知”）中指出，2015年“三北”地區(qū)風(fēng)電棄風(fēng)限電問題進一步加劇，棄風(fēng)電量達到339億kWh；全國風(fēng)電平均年利用小時數(shù)下降到1 728h，比2014年下降165h。從電力供需形勢和電力運行現(xiàn)狀看，2016年“三北”地區(qū)風(fēng)電消納形勢依然嚴峻，若不采取有效措施，棄風(fēng)率可能在去年的基礎(chǔ)上進一步攀升。

通知提出，棄風(fēng)問題突出的省份能源主管部門和派出機構(gòu)要把工作重心從風(fēng)電的開發(fā)建設(shè)轉(zhuǎn)移到風(fēng)電的高效利用上來，多措并舉拓展風(fēng)電消納途徑。電網(wǎng)企業(yè)要切實承擔(dān)可再生能源發(fā)電全額保障性收購的實施責(zé)任，確保2016年度風(fēng)電棄風(fēng)限電趨勢得到根本扭轉(zhuǎn)。

通知要求，落實可再生能源發(fā)電全額保障性收購，實施可再生能源優(yōu)先發(fā)電制度。同時，各地要結(jié)合實際運行情況，逐步放開限電嚴重地區(qū)的發(fā)電計劃，加快推動煤電機組進行靈活性改造提升調(diào)峰能力，加快抽水蓄能等調(diào)峰電源建設(shè)。此外，要積極開拓風(fēng)電供暖等風(fēng)電消納方式。通知還明確，2016年，國家能源局將以甘肅作為解決棄風(fēng)限電問題的試點省，力爭基本解決甘肅省棄風(fēng)限電問題。（中國政府網(wǎng)）

新型聚合物太陽能轉(zhuǎn)換率9.14%

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所日前開發(fā)了應(yīng)用于太陽能電池的新型聚合物材料，并制備出了轉(zhuǎn)換效率高達9.14%的太陽能電池。

這種茚并噻吩的聚合物材料具有更寬的帶隙和更深的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級，適合作為短波段吸收太陽能電池材料用于高開路電壓高效率疊層太陽能電池的制備。研究人員還在無添加劑的條件下，實現(xiàn)了近1V的高開路電壓太陽能電池。

聚合物太陽能電池可以利用溶液旋涂、卷對卷和噴墨印刷等低成本制造技術(shù)，有望大大降低太陽能電池的制造成本。近年來雖然聚合物太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破10%，但是大部分聚合物都是基于苯并二噻吩構(gòu)筑單元。為了實現(xiàn)有機太陽能電池效率的進一步突破，人們急需基于新設(shè)計策略和新構(gòu)筑單元的太陽能電池材料。（中國化工報）

研究者開發(fā)出新型環(huán)保電池

中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院的一個研究團隊日前報告說，他們開發(fā)的一種新型鋁-石墨二元離子電池具有環(huán)境友好、低成本等特點，能克服傳統(tǒng)鋰離子電池的一些局限，在電子設(shè)備和電動汽車等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。新型鋁-石墨二元離子電池的電極材料是低成本、對環(huán)境無污染的鋁和石墨，電解液則由傳統(tǒng)的鋰鹽和碳酸鹽溶劑組成。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，這種新型電池的質(zhì)量、體積和材料成本顯著減低，但能量密度（即單位體積內(nèi)包含的能量）卻提高不少。

由于電子產(chǎn)品、電動汽車等行業(yè)的帶動，近年全球電池需求量持續(xù)上漲。依據(jù)美國市場研究機構(gòu)弗里多尼亞集團的數(shù)據(jù)，未來全球電池需求量繼續(xù)以每年7.7%的速度增長，到2019年其市場規(guī)模總額將達1 200億美元。鋰離子電池是目前最主流的電池類型，因為其電極中一般含有鎳、鈷等重金屬元素，廢舊鋰電池進入環(huán)境會造成重金屬污染。此外，鋰電池發(fā)展也面臨比功率（即電池輸出功率與電池的質(zhì)量之比）、能量密度等參數(shù)即將達到極限等技術(shù)瓶頸。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的中科院深圳先進技術(shù)研究院研究員唐永炳說，與傳統(tǒng)鋰電池相比，這種新型電池的產(chǎn)品成本可降低約50%，比功率能增至傳統(tǒng)鋰電池的1.3～2.0倍，能量密度可提高到傳統(tǒng)鋰電池的1.6～2.8倍，具有明顯優(yōu)勢。

唐永炳介紹說，新型鋁-石墨二元離子電池的工作機制是“離子嵌入”和“形成合金”同時發(fā)生的二元過程。充電時，電解液中的陰離子嵌入石墨制成的陰極，而鋰離子作為陽離子會沉積到由鋁制成的陽極上，形成鋁鋰合金。放電過程則與此相反。由于電池中的鋁電極同時充當陽極和集流體（匯集電池中活性物質(zhì)所生成電流的基體金屬），可顯著提高電池的比功率和能量密度。研究人員表示，這種新型電池在電子產(chǎn)品、電動汽車等設(shè)備上具有廣闊的應(yīng)用前景，進入商業(yè)化生產(chǎn)后將有助提高上述設(shè)備的性能。（新華網(wǎng)）

我科學(xué)家研制出新型柔性太陽能電池

從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，熊宇杰教授課題組基于應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體硅材料，采用金屬納米結(jié)構(gòu)的熱電子注入方法，設(shè)計出一種可在近紅外區(qū)域進行光電轉(zhuǎn)換且具有力學(xué)柔性的太陽能電池。太陽能利用是解決當前能源和環(huán)境問題的有效途徑之一，在各種能源轉(zhuǎn)化形式中，電能具有使用清潔方便、易于儲存及輸送等優(yōu)勢，因此光電轉(zhuǎn)換已成為一種主要的太陽能利用方式。但目前大多數(shù)太陽能電池都是針對可見光進行吸收，占太陽光52%的近紅外光并沒有得到高效利用。因此，增強在近紅外區(qū)域的太陽光吸收和利用，成了一個關(guān)鍵科學(xué)問題。

針對該問題，熊宇杰課題組創(chuàng)造性地將具有近紅外光吸收性能的銀納米片與硅納米線集成在一起，構(gòu)筑了2種不同的光伏器件，在近紅外光照下，銀納米片產(chǎn)生的熱電子可以直接注入硅半導(dǎo)體中，近紅外光區(qū)光電轉(zhuǎn)換效率提高了59%。傳統(tǒng)的無機光電器件（即太陽能電池）必須加工成堅硬的板塊狀物件，這限制了日常應(yīng)用。而柔性器件質(zhì)量輕，并且可以折疊、卷曲、粘貼在曲面上，如汽車玻璃、屋頂、衣服等。熊宇杰課題組對商用硅片進行納米化處理，制造出了具有力學(xué)柔性的近紅外太陽能電池。專家認為，該成果有望用于發(fā)展智能溫控型太陽能電池及可穿戴太陽能電池。（光明日報）

中國科學(xué)家研發(fā)出低成本新能源電池材料

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院吳艷副教授與湖北大學(xué)朱斌教授等合作，成功研發(fā)出成本低廉的新能源電池材料——褐鐵礦，為天然礦物在先進能源應(yīng)用上提供了一種新途徑。

據(jù)介紹，作為一種新型的固體電池材料，褐鐵礦在成本、性能上更具優(yōu)勢。目前市場價為80美元/t，而傳統(tǒng)固體氧化物燃料二氧化鋯市場價約為100美元/kg。同時，褐鐵礦作為一種新型電解質(zhì)材料，所組裝的固體氧化物燃料電池具有較高的功率輸出。

固體氧化物燃料電池是一種高效和環(huán)境友好型的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，其商業(yè)化應(yīng)用一直是研究者們追求的目標。然而，由于成本太高，商業(yè)化應(yīng)用至今尚未實現(xiàn)。吳艷、朱斌課題組對天然礦物進行了大量的篩選和深入細致的研究，發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了高品位的萊蕪褐鐵礦，獲得了與人工合成電池材料相媲美的性能。作為一種新能源電池材料，可用于分布式電站、應(yīng)急電源、交通運輸?shù)碾娫垂?yīng)。（新華網(wǎng)）