能源與環(huán)保

能源與環(huán)保

澳大利亞刷新太陽能光氣轉(zhuǎn)化率新紀(jì)錄

澳大利亞國立大學(xué)的科學(xué)家將太陽能光氣轉(zhuǎn)換率提高到了97％，創(chuàng)造了世界太陽能光氣轉(zhuǎn)化率的新紀(jì)錄，可使太陽能熱發(fā)電的成本降低10％，并實現(xiàn)夜間供電。

與光電太陽能板將光能直接轉(zhuǎn)化為電力不同，澳大利亞國立大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)的聚焦式太陽能發(fā)電（CSP）系統(tǒng)將太陽光反射到一個小型接收器上，當(dāng)接收器變熱后，里面貯存的水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，推動渦輪機發(fā)電。這些熱能被存儲在熔融鹽內(nèi)，取代了傳統(tǒng)方式使用的昂貴電池，即使在沒有陽光的情況下，水仍然能夠持續(xù)轉(zhuǎn)化為水蒸氣，產(chǎn)生電能。該系統(tǒng)采用凹面反射鏡，聚光器面積達(dá)500m2，可將陽光反射至焦點處的一個接收器上。該接收器采用“禮帽”式外形設(shè)計，下面寬上面窄，可減少光氣

轉(zhuǎn)換過程中的熱損失，使轉(zhuǎn)化率達(dá)到97％。鏡面反射而來的光線聚焦在接收器周圍的注水管道上，可將水加熱至500℃，轉(zhuǎn)化成水蒸氣。為減少熱量損失，高溫水蒸氣將被“鎖定”在接收器上層，即使發(fā)生熱量流失，也能傳導(dǎo)到下層注水管道中，從而提高了轉(zhuǎn)化率。

目前，澳大利亞國立大學(xué)的科學(xué)家正在研究進一步降低該發(fā)電方式的電力成本的方法。

（威鋒）

北京大學(xué)高溫壓電振動能量回收研究獲重要進展

北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系的研究人員在高溫壓電振動能量回收研究方面取得重要進展，研制出了高溫環(huán)境下基于壓電原理的振動能量回收器件，有望應(yīng)用于高溫環(huán)境中速度、加速度傳感，以及無線傳感系統(tǒng)的能量自供給。

據(jù)了解，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，高溫環(huán)境中的傳感器能量自供給問題日益成為發(fā)動機、內(nèi)燃機、核能等設(shè)備重要部位自檢測、傳感與通訊亟需解決的科學(xué)和技術(shù)問題。研究人員研制了一種居里溫度高達(dá)450℃的鈧酸鉍-鈦酸鉛（BiScO3-PbTiO3）基改性壓電陶瓷，提高了器件在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，而傳統(tǒng)壓電陶瓷的居里溫度僅為200℃～350℃。在此基礎(chǔ)上，研究人員設(shè)計了一種新型能量回收器件，旨在回收高溫環(huán)境中的振動能量。研究人員發(fā)現(xiàn)：在給定的外界振動激勵下，由于壓電陶瓷材料的電疇活性在高溫下被強化，壓電性能顯著增強，該新型能量回收器件在高溫下（150℃～200℃）的功率輸出比在室溫下高1倍。目前，在1g加速度的激勵下，該能量回收器件可產(chǎn)生數(shù)十微瓦的功率輸出，通過材料和器件結(jié)構(gòu)改進，今后有望實現(xiàn)毫瓦級的功率輸出。

（北大）

“穩(wěn)態(tài)置換流技術(shù)”通過成果鑒定

由石家莊奧祥醫(yī)藥工程有限公司開發(fā)的“穩(wěn)態(tài)置換流技術(shù)”通過了中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會組織的成果鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

據(jù)介紹，“穩(wěn)態(tài)置換流技術(shù)”運用流體輸運通量理論，通過降低流體湍渦的動量及能量損失，提高細(xì)顆粒物濾除效率，克服了常規(guī)“亂流”“稀釋”設(shè)計原理的不足；通過“靜壓箱式管道送風(fēng)末端系統(tǒng)”將“靜壓箱”和“微孔板出流”進行了科學(xué)組合，提出了“多元重構(gòu)”設(shè)計理念，在空氣潔凈送風(fēng)領(lǐng)域具有開創(chuàng)性意義。工程實踐表明，該技術(shù)實現(xiàn)了用盡可能少的“潔凈”空氣置換“污濁”空氣的目的。在同等進風(fēng)量的情況下，該技術(shù)的出風(fēng)口風(fēng)速較低且穩(wěn)定、均勻，不僅縮短了空氣的自凈時間，而且節(jié)能效果顯著。

該技術(shù)采用靜壓箱式風(fēng)道系統(tǒng)，省去了風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，可使初期投資和運轉(zhuǎn)費用各降低30％以上。與常規(guī)設(shè)計送風(fēng)方式相比，在相同工況下，采用該技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)能耗降低28％～40％，平均節(jié)能31％。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于藥廠、食品廠、電子廠、醫(yī)院、家居、學(xué)校、體育館等場所，用于去除室內(nèi)的PM2.5及揮發(fā)性有機物。專家建議，該技術(shù)要盡快形成定型產(chǎn)品，加快產(chǎn)業(yè)化步伐，擴大應(yīng)用范圍。

（W.KX）

麻省理工學(xué)院開發(fā)出新型封閉式鋰空氣電池

美國麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計出一款新型鋰空氣電池，有望研制出適用于電子產(chǎn)品及電動汽車等產(chǎn)品的低成本、高效能電池。

與傳統(tǒng)電池的密閉設(shè)計相比，鋰空氣電池具有開放性特點，存在復(fù)雜、低效，以及壽命短等缺陷。研究人員通過開發(fā)一種更實用的新型鋰空氣電池陰極設(shè)計，成功規(guī)避了這些缺陷。該新型鋰空氣電池采用封閉設(shè)計，氧保持全時固態(tài)的形式，固態(tài)氧攜帶鋰離子時形成一種類似于玻璃的材質(zhì)，這些分子被依次包裹進氧化鈷基質(zhì)中形成納米鋰氧。在這種形態(tài)下，氧化鋰、過氧化鋰，以及超氧化鋰的轉(zhuǎn)換完全以固態(tài)形式進行。采用該新型設(shè)計，鋰空氣電池的電壓損耗從1.2V降低為0.24V，僅有8％的電能被轉(zhuǎn)換成了熱量。

實驗結(jié)果表明，該新型鋰空氣電池的充電速度更快，發(fā)熱較少，充放電過程中氧均以固態(tài)形式存在，消除了安全隱患，提高了能源效率，延長了電池壽命。

（W.XCL）

GE中國研發(fā)中心成功開發(fā)飲用水AL高通量反滲透膜

通用電氣（中國）研究開發(fā)中心膜與表面技術(shù)實驗室的研究人員開發(fā)出一款A(yù)L高通量反滲透膜。該高通量反滲透膜專為滿足飲用水市場需求開發(fā)，具備大流量和高品質(zhì)出水等特點，可使凈水速度更快、凈水過程更節(jié)能，預(yù)計將于2016年底投放市場。

凈水器中的膜組件是水質(zhì)安全的重要保障，但傳統(tǒng)反滲透凈水技

術(shù)將出水儲存在水箱內(nèi)，時間長了就會滋生細(xì)菌，除去水箱又會產(chǎn)生流量不足等問題。GE中國研發(fā)中心開發(fā)的AL高通量反滲透膜則打破了這一兩難困境。研究人員對反滲透膜的配方進行了改進，提高了膜的親水性和離子強度，可保證反滲透膜在高通量時仍具有同等的截鹽率，比目前家用反滲透膜的通量提高約30％。（KX.0830）

世界電壓等級最高、容量最大的柔性直流輸電工程投運

8月29日，云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)魯西背靠背直流異步聯(lián)網(wǎng)工程柔性直流單元建成并投運。據(jù)稱，該工程為世界電壓等級最高、容量最大的柔性直流輸電工程。

該工程在世界上首次采用大容量柔性直流與常規(guī)直流組合模式，將云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)相連的3條500kV交流線路通過交流變直流、再從直流變交流，實現(xiàn)云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)全部異步聯(lián)網(wǎng)。中國科學(xué)院電工研究所和中國西電集團公司負(fù)責(zé)廣西側(cè)±350kV/1000MW換流閥及其控制保護系統(tǒng)的研發(fā)，換流器采用模塊化多電平換流器拓?fù)?，?800多個功率模塊

（5600多只電力電子開關(guān)器件）和其它部件構(gòu)成，是目前世界上電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最復(fù)雜的單臺電力電子換流裝置。工程投運后，可有效化解交直流功率轉(zhuǎn)移引起的電網(wǎng)安全問題，避免大面積停電風(fēng)險，有效提高云南水電外送能力，實現(xiàn)豐水期富余電力電量合理消納。

（KX.0831）

我國實施首例商用核電站乏燃料水池改造

7月29日，由中國核工業(yè)集團公司核動力研究設(shè)計院負(fù)責(zé)實施的大亞灣1號機組乏燃料水池高密度格架升級改造（簡稱“乏池密集貯存改造”）項目兩臺高密格架安裝到位，項目第一階段順利完成，標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了核電站乏池密集化改造技術(shù)全周期（設(shè)計、制造、現(xiàn)場實施）管理技術(shù)，并成功實施了首例商用核電站乏燃料水池改造。

據(jù)悉，乏燃料水池是核電站存儲乏燃料元件的場所，其容量直接關(guān)系著核電站的持續(xù)運營能力。乏池密集貯存改造的主要任務(wù)是將低密度的格架升級為高密度格架，在空間不變的情況下擴大存儲容量，技術(shù)難度極高。根據(jù)大亞灣核電站的實際情況，乏池密集貯存改造是大亞灣1號核電機組乏燃料管理最合理的解決方法。

（中核）

可同時采集光能和機械能的復(fù)合能源衣研制成功

中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所、美國佐治亞理工學(xué)院與重慶大學(xué)的研究人員合作，受到飛梭織布技術(shù)的啟發(fā)，突破了電極微納界面應(yīng)力控制技術(shù)難題，將新型高分子纖維基太陽能電池與纖維摩擦納米發(fā)電機共同編織起來，形成了一種單層、輕質(zhì)、透氣、廉價的新型全固態(tài)智能可穿戴織物。該織物不僅可以采集太陽光能，還可以將人體運動引起的織物內(nèi)部纖維機械摩擦轉(zhuǎn)化成電能，驅(qū)動隨身電子設(shè)備不間斷地工作。

研究人員采用飛梭織布技術(shù)，可在320μm厚的單層織物中，將太陽能織物模塊與納米發(fā)電機模塊按照不同的電氣輸出要求進行各種復(fù)雜的串并聯(lián)，并根據(jù)需求集成到人體衣物的不同部位。據(jù)悉，該能源織物在幾百歐姆到幾兆歐姆的阻抗范圍內(nèi)均能實現(xiàn)較為平穩(wěn)的功率輸出，大幅提高了織物作為電源的適配能力。研究人員還系統(tǒng)地研究了平紋、斜紋、緞紋、混合紋路等不同織物結(jié)構(gòu)對織物器件電學(xué)輸出的影響，并通過與彩色絲線共紡，實現(xiàn)了不同顏色、不同外觀花紋的實用型能源織物?；谶@種能源織物，一系列自供電衣服、窗簾、帳篷等日常生活中常用的布料物品都可實現(xiàn)自供電功能。

實驗結(jié)果表明，長5cm、寬4cm的單層織物在戶外陽光及機械運動的共同驅(qū)動下，不僅可為電子表、手機等設(shè)備持續(xù)提供電能，還可以驅(qū)動電解水等電化學(xué)反應(yīng)。該新型能源織物可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，進一步降低織物的造價，在可穿戴電子、人體健康、能源、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

（KX.0914）

印度研發(fā)“太陽能樹” 實現(xiàn)全方位太陽能發(fā)電

印度新德里科學(xué)與工業(yè)研究委員會的研究人員研發(fā)了一種“太陽能樹”，能夠有效利用土地面積，顯著提高太陽能面板對太陽光線的利用率，對于實現(xiàn)太陽能推廣與緊缺用地之間的平衡具有重要意義。

這種“太陽能樹”是由鋼鐵做成的樹狀結(jié)構(gòu)，太陽能電池板安裝在“樹”的不同高度，可接收不同方向的太陽光線。“樹”的最上面還可安裝灑水裝置，用于清洗太陽能面板。據(jù)研究人員介紹，目前，與屋頂太陽能或太陽能發(fā)電廠相比，“太陽能樹”具有可充分利用土地面積、發(fā)電效率更高兩項優(yōu)勢。其占地僅約1.3m2，相同發(fā)電量所需占地面積僅為屋頂太陽能面板面積的1％。此外，由于“太陽能樹”可將太陽能電池板安置在不同太陽朝向，因此，與屋頂太陽能相比，能夠多接收10％～15％的太陽光線。未來，這種“太陽能樹”還能根據(jù)太陽的位置，每天自動調(diào)整太陽能面板的方向2次，使其發(fā)電量在原有基礎(chǔ)上再提升10％。

目前，研究人員正在與相關(guān)企業(yè)進行洽談，以推進該項技術(shù)的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（W.GF）

我國鉛基堆冷卻劑技術(shù)取得重大突破

中國科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所先進核能研究團隊（FDS團隊）牽頭承擔(dān)的“麒麟一號”中國鉛基快中子反應(yīng)堆研發(fā)工作取得重大突破：鉛基堆冷卻劑技術(shù)綜合實驗回路的實驗?zāi)芰瓦\行參數(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，突破了氧測量與控制等多項關(guān)鍵技術(shù)，打破了國際壟斷，實現(xiàn)了核心技術(shù)自主化，對促進我國第四代核能鉛基反應(yīng)堆的工程化具有重要意義。

鉛基堆憑借鉛基材料優(yōu)良的中子物理和熱物理特性，以及穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，被認(rèn)為是有望率先實現(xiàn)工業(yè)示范和商業(yè)應(yīng)用的第四代核裂變反應(yīng)堆。冷卻劑作為熱量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)妮d體，是核反應(yīng)堆的“血液”，掌握相關(guān)技術(shù)是反應(yīng)堆工程實施的前提和基礎(chǔ)。中科院核能安全技術(shù)研究所經(jīng)過20多年的技術(shù)攻關(guān)，在鉛基堆創(chuàng)新設(shè)計理論與方法體系、關(guān)鍵設(shè)備研制與工程驗證、安全與許可證技術(shù)，以及小型鉛基堆產(chǎn)業(yè)化等方面實現(xiàn)了突破，為我國鉛基堆商業(yè)化示范應(yīng)用奠定了堅實的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

（新華）