能源與環(huán)保

能源與環(huán)保

中科院液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜研究獲進(jìn)展

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究人員在液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜成膜機(jī)理和膜微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控研究方面取得新進(jìn)展，大幅提高了膜的選擇性和離子傳導(dǎo)性，提升了液流電池的性能。

研究人員此前原創(chuàng)性地提出了不含離子交換基團(tuán)的“離子篩分傳導(dǎo)”機(jī)理，并取得了一系列科研進(jìn)展，但多孔離子傳導(dǎo)膜的成膜機(jī)理與孔徑大小、分布、孔隙率等微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控一直是研究的難點(diǎn)。該項(xiàng)研究深入、系統(tǒng)地研究了溶劑處理工藝過程對(duì)多孔離子傳導(dǎo)膜孔徑大小、分布及貫通性的影響規(guī)律和調(diào)控機(jī)制，發(fā)明了一種有效調(diào)控多孔離子傳導(dǎo)膜孔徑大小、孔徑分布及貫通性的方法，成功制備出了空隙率高、孔徑分布均勻、貫通性好的多孔離子傳導(dǎo)膜，進(jìn)一步提高了非氟多孔離子傳導(dǎo)膜的選擇性和導(dǎo)電性。利用該膜組裝的單電池，在80mA/cm2充放電條件下，能量效率超過90%。該項(xiàng)研究對(duì)高性能多孔離子傳導(dǎo)膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備具有重要的指導(dǎo)意義。

（大化物）

俄羅斯發(fā)明太陽能風(fēng)能混合發(fā)電裝置

俄羅斯莫斯科鋼鐵與合金學(xué)院的研究人員研發(fā)出一款混合發(fā)電裝置，能夠?qū)⑻柲芎惋L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，廣泛適用于各種氣候條件，對(duì)于交通不便、電力供應(yīng)困難的邊遠(yuǎn)地區(qū)居民點(diǎn)的供電具有重要意義。

該裝置的主發(fā)電裝置為混合式垂直軸流式渦輪發(fā)電機(jī)，其內(nèi)側(cè)的葉片上設(shè)計(jì)安裝了太陽能電池。太陽能電池發(fā)出的電能在風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)可以提高其轉(zhuǎn)速，也可直接輸出到儲(chǔ)能裝置或并網(wǎng)外送。該裝置的多項(xiàng)參數(shù)優(yōu)于國際同類產(chǎn)品，太陽能風(fēng)能混合發(fā)電使其發(fā)電效率超過現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置15%～20%。

此外，該裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)生故障時(shí)易于修理。在光線和風(fēng)力充足時(shí)，其發(fā)電功率可達(dá)300W ～500W，年發(fā)電量可達(dá)4MWh，理論運(yùn)行壽命預(yù)計(jì)超過20年，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

（科技部）

哈佛大學(xué)用維生素制造出高容量、低成本液體電池

受人體能量儲(chǔ)存機(jī)制的啟發(fā)，哈佛大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種采用分子結(jié)構(gòu)調(diào)整后的有機(jī)維生素B2制造堿性液體電池的方法。這些分子不僅無毒、不易燃，而且制造成本也較低，或?qū)榇笠?guī)模電能存儲(chǔ)帶來新的希望。

這種液體電池能夠循環(huán)充電，當(dāng)其從太陽能或風(fēng)能等綠色能源獲得能量后，能夠?qū)⒄龢O溶液中的電子引入負(fù)極溶液中，從而產(chǎn)生電流。通常情況下，這種液體電池產(chǎn)生的電壓為1.0V～2.2V，溶液槽容積越大，其可儲(chǔ)存的能量越多。

維生素B2能夠在人體消化食物時(shí)從中攝取能量并將其儲(chǔ)存起來，受此啟發(fā)，研究人員嘗試用維生素B2替代金屬離子，用于堿性液體電池的生產(chǎn)。

未來，研究人員計(jì)劃進(jìn)一步深入該項(xiàng)研究，以期研發(fā)一種高性能、持久、基于有機(jī)物制造的液體電池。

（W.CB）

我國石墨鋰離子電池制備技術(shù)取得新突破

由天津大學(xué)、哈爾濱遠(yuǎn)方新能源汽車動(dòng)力電池有限責(zé)任公司，以及黑龍江遠(yuǎn)方新能源科技開發(fā)有限公司承擔(dān)的“方形軟包裝5Ah磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池的制備”項(xiàng)目技術(shù)已通過中試，預(yù)計(jì)2016年年底前正式投產(chǎn)。

據(jù)介紹，該項(xiàng)目采用熱穩(wěn)定性良好的磷酸釩鋰作為正極材料，制備出了方形軟包裝5Ah磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池，顯著提高了電池的熱穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)壽命，特別是在改善電池的低溫放電性能方面取得了突出進(jìn)展。該項(xiàng)目成果在電池低溫性能方面達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)車輛、航天、航空等領(lǐng)域，特別適合在我國北方寒冷地區(qū)使用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（證 券）

日本科學(xué)家受電鰩啟發(fā)研制新型發(fā)電機(jī)

日本理化學(xué)研究所的科學(xué)家通過對(duì)電鰩發(fā)電器官原理進(jìn)行深入研究，計(jì)劃開發(fā)基于電鰩發(fā)電器官原理的新型發(fā)電機(jī)。

以電鰩為代表的強(qiáng)電魚類，體內(nèi)發(fā)電器官能夠以近100%的轉(zhuǎn)換率高效發(fā)電?？茖W(xué)家對(duì)捕獲數(shù)日以內(nèi)的活體電鰩施加刺激，結(jié)果在10ms的極短時(shí)間內(nèi)獲得了峰值電壓為19V、峰值電流為8A的脈沖電流。科學(xué)家還利用該脈沖電流成功啟動(dòng)了LED燈并向電容器蓄電，儲(chǔ)存的電量能夠使LED長時(shí)間發(fā)光或驅(qū)動(dòng)玩具車行駛?？茖W(xué)家還測(cè)定了器官取出后的發(fā)電性能。他們?cè)诎l(fā)電器官上下部位連接電極，在正極一側(cè)插入7根注射針，每根注射針同時(shí)注入0.25ml濃度為1mmol乙酰膽堿溶液。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果為：峰值電壓為91mV，峰值電流為0.25mA，發(fā)電時(shí)間比活體電鰩長1min以上。注射針增加至20根后，峰值電壓提高到1.5V，峰值電流0.64mA?？茖W(xué)家在發(fā)電器官中植入元件制作出了發(fā)電機(jī)原型。他們把發(fā)電器官切成3cm直角型，固定在鋁和硅膠做成的容器中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在16個(gè)元件直列連接的情況下，其峰值電壓為1.5V，峰值電流為0.25mA。

未來，科學(xué)家還將融合微米、納米流體技術(shù)，研發(fā)與發(fā)電細(xì)胞相同的材料，人工制作出類似的新型發(fā)電機(jī)。

（KJ.0608）

我國發(fā)布世界首款石墨烯基鋰離子電池

7月8日，世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品在北京發(fā)布。該產(chǎn)品的成功研發(fā)，為石墨烯在消費(fèi)電子鋰電池、動(dòng)力鋰電池，以及儲(chǔ)能領(lǐng)域鋰電池的應(yīng)用打開了大門。

首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品被稱為“烯王”，由東旭光電科技股份有限公司所屬上海碳源匯谷新材料科技有限公司推出。該產(chǎn)品性能優(yōu)良，可在-30℃～80℃環(huán)境中工作，循環(huán)壽命高達(dá)3500次，充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍。這是由于石墨烯具有優(yōu)異的電子和離子傳導(dǎo)性能及特殊的二維單原子層結(jié)構(gòu)，可在電極材料顆粒間構(gòu)成三維電子和離子傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加快鋰離子在電極中的傳輸和脫嵌速度，從而大幅提升電池的充電速度。目前，上海碳源匯谷公司已具備低成本、高品質(zhì)、單層石墨烯規(guī)?；苽洌戤a(chǎn)量達(dá)噸級(jí)）能力，其中，試生產(chǎn)線制備的石墨烯單層率超99%、純度高達(dá)99.9%。

首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品不僅解決了鋰離子電池的快充問題，還突破了國外對(duì)“碳包覆磷酸鐵鋰技術(shù)”的技術(shù)封鎖。目前，東旭光電公司已與泰州市新能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)管委會(huì)簽署了“烯王”生產(chǎn)線落地協(xié)議，并與美國凱途能源公司等下游應(yīng)用端廠商簽署了研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化合作戰(zhàn)略協(xié)議。

（KJ.0712）

安泰核原新材料科技有限公司已具備年產(chǎn)300t中子吸收材料的生產(chǎn)能力，成為我國自主研發(fā)先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)CAP1400示范工程首堆中子吸收板供貨廠家，標(biāo)志著我國具備了中子吸收材料批量生產(chǎn)能力，打破了國外壟斷，對(duì)于促進(jìn)我國核電發(fā)展具有重要意義。

國產(chǎn)化中子吸收材料實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)

隨著核電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，服役多年的核電站乏燃料水池貯存即將達(dá)到容限，急需大量乏燃料貯存格架及乏燃料貯存、運(yùn)輸容器，而此前，B4C-Al（鋁基碳化硼）中子吸收材料生產(chǎn)市場長期被國外壟斷。

安泰核原公司實(shí)現(xiàn)了中子吸收材料產(chǎn)品的國產(chǎn)化，可替代進(jìn)口，產(chǎn)品完全按照核電廠乏燃料管理的技術(shù)規(guī)范及要求進(jìn)行研發(fā)，是我國目前唯一一家嚴(yán)格按照工程用產(chǎn)品技術(shù)條件生產(chǎn)、檢驗(yàn)并全部符合技術(shù)條件要求的企業(yè)；生產(chǎn)的含量從10%～35%的鋁基碳化硼中子吸收材料規(guī)格包括板材、棒材、管材及各種異型材，形成了一套完整的材料體系，可滿足核電和核工程用中子吸收材料的需求，還可推廣至反應(yīng)堆等大型設(shè)施及軍用中子屏蔽材料等領(lǐng)域。該中子吸收材料采用粉末冶金熱靜壓工藝研制，擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)并獲得了4項(xiàng)專利。

（KJ.0725）

英日合作研發(fā)檢測(cè)室內(nèi)空氣污染的石墨烯傳感器

英國南安普頓大學(xué)和日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所的研究人員合作開發(fā)出一種基于石墨烯材料的傳感器。該傳感器能夠以較低的能耗檢測(cè)出室內(nèi)的空氣污染情況。

該傳感器能夠感應(yīng)到來自建筑、裝飾材料、家具，以及家庭用品的二氧化碳分子和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VoC）氣體分子。其在通電后，可使單個(gè)二氧化碳分子逐一吸附到石墨烯材料上，并在分子水平上檢測(cè)其濃度。通過檢測(cè)石墨烯束的電阻值，石墨烯材料對(duì)二氧化碳分子的吸附和釋放會(huì)以電阻“量子化”變化的形式被檢測(cè)到。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員僅用幾分鐘的時(shí)間就檢測(cè)到濃度約為3×10-8的二氧化碳?xì)怏w，比目前主流傳感器的二氧化碳濃度檢測(cè)能力高近百倍。

（科技部）

在陽光下振動(dòng)的聚合物薄膜使太陽能電池更高效

荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)和柏林洪堡大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種暴露在陽光下時(shí)能夠產(chǎn)生振動(dòng)的聚合物薄膜，可用作沙漠地區(qū)太陽能電池板上的涂層。

該聚合物薄膜中包含一種被稱為偶氮染料的感光性有機(jī)化合物。在可見光的作用下，偶氮染料中的感光分子能夠彎曲和伸展。而由于這些分子受結(jié)晶聚合物網(wǎng)絡(luò)的約束，將導(dǎo)致材料產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)可能使薄膜表面附著的灰塵脫落，實(shí)現(xiàn)自潔，從而增加陽光與太陽能電池板的接觸面積，提高太陽能電池的效率。與此前研究人員開發(fā)的僅能在紫外波段振動(dòng)的材料相比，該聚合物薄膜在可見光范圍內(nèi)即可產(chǎn)生振動(dòng)，應(yīng)用更為方便。

（自 然）

中科院新一代動(dòng)力鋰電池富鋰錳基正極材料研究獲進(jìn)展

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的研究人員在新一代動(dòng)力鋰電池富鋰錳基正極材料改性研究方面取得了新進(jìn)展，首次提出了通過提高晶格氧的活性來改善富鋰錳基正極材料首次充放電效率和倍率性能的方法，為富鋰錳基正極材料改性研究提供了新思路。

據(jù)悉，富鋰錳基正極材料的放電比容量高達(dá)300mAh/g，是當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用的磷酸鐵鋰和三元材料等正極材料放電比容量的2倍左右，被視為新一代高能量密度動(dòng)力鋰電池正極材料的理想之選，但其實(shí)際應(yīng)用需解決倍率性能低和循環(huán)壽命短等問題。該研究所的研究人員長期致力于富鋰錳基正極材料的研究開發(fā)，在制備方法、組分優(yōu)化、充放電機(jī)理和表面改性等方面取得了豐富的研究成果。研究人員此次提出的氣固界面改性方法較為簡單、可控且易于實(shí)現(xiàn)工程化，為高性能富鋰錳基正極材料的工程化開發(fā)提供了新途徑。目前，研究人員正在利用該改性方法推進(jìn)富鋰錳基正極材料的中試開發(fā)。

（寧材所）

山西省攻克民用潔凈焦炭生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

由太原理工大學(xué)、太原市環(huán)保局、太原科瑞康潔凈能源有限公司、山西清源環(huán)境咨詢有限公司合作完成的“民用潔凈焦炭生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目研究成果通過專家鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

該項(xiàng)目研究成果突破了“高效固硫+催化助燃+自主增碳”三大核心技術(shù)，申報(bào)了26項(xiàng)國家發(fā)明專利。其利用現(xiàn)有焦化產(chǎn)能設(shè)施，在不改變生產(chǎn)工藝、不新增投資的情況下，以高揮發(fā)動(dòng)力煤為主要原料，僅在配煤中輔以“固硫—增碳—助燃”復(fù)合助劑，經(jīng)高溫干餾即可生產(chǎn)民用潔凈焦炭，可替代散燒原煤使用。

該項(xiàng)目還利用焦?fàn)t高溫環(huán)境復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t煤氣碳?xì)淠柋鹊淖灾髡{(diào)節(jié)，可滿足后續(xù)化學(xué)品生產(chǎn)對(duì)原料氣的要求，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t煤氣的高值利用。經(jīng)在太原市城中村的應(yīng)用證明，采用該技術(shù)生產(chǎn)的清潔焦炭可取代傳統(tǒng)的散煤、煙煤等劣質(zhì)煤，能夠有效解決民用散燒污染問題。

（KX.0704）