能源與環保

能源與環保

新疆油田作業廢水處理技術與設備研制獲突破

受中國石油天然氣集團公司新疆油田分公司的委托，中國科學院新疆生態與地理研究所聯合中科院長春應用化學研究所、中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所、新疆油田公司工程技術研究院等單位，系統開展了新疆油田作業廢水處理技術與裝備的研制工作，并取得了重要突破，現已實現工程化應用。

研究團隊提出并確定了“催化氧化—反應吸附—氣浮分離—深層過濾”工藝技術路線，研制合成了針對性強的陽離子、陰離子類型的水介質分散型聚丙烯酰胺專用藥劑，自主研發了臭氧與電化學復合的協同反應裝置、內循環罐式和管式反應器、輻流式氣浮機，以及對可溶性高聚物具有去除能力的深層過濾專用改性粘土材料及其過濾裝置等關鍵裝備，經持續優化集成，形成了油田作業廢水處理的成套裝置，最大處理能力達60m3/ h。與傳統油田采出液污水的絮凝沉降處理工藝相比，該成套裝置比具有相同處理能力的設備體積減小了1/3，加藥混合反應時間從常規的3min～5min縮短到15s～60s，處理效率提高1倍以上，處理能力提高50%以上。

目前，已有3套成套處理裝置在新疆油田得到了工程化應用，累計處理各類作業廢水500000m3以上，處理后的污水全部達標回注油田，為企業節約清水費和緩建廢液池投資3000多萬元，具有高效率、低成本、使用方便、綜合經濟效益好等特點，市場前景廣闊。 (新 科)

廢棄物有望成為火箭燃料 助宇航員返回地球

美國研究人員發現，糞便、廢棄毛巾、食品垃圾袋等廢棄物可轉變為火箭燃料，從而減少火箭升空時的燃料攜帶量，減輕火箭負荷。

通常，宇航員產生的生活垃圾被儲存在運輸艙中，返回地球時，運輸艙從主體分離，在下落時與地球大氣層摩擦而燒毀。但是，如果未來宇航員長期生活在月球基地，生活垃圾必定會越來越多，通過運輸艙處理這些垃圾是不可行的，更不可能將垃圾扔在月球上。

研究人員以美國國家航空航天局（NASA）提供的垃圾樣本為實驗材料，發現每人每天的生活垃圾可產生290L甲烷，通過厭氧池處理掉其中的細菌后，可得到甲烷和二氧化碳的混合氣體，而長時間積累的甲烷量足以作為火箭返回地球的燃料。在厭氧過程中被處理掉的細菌可產生約757L水和氮氣，水經電離后可獲得氧氣。其中，氧氣可作為后備氧氣供宇航員使用，而二氧化碳和氮氣經處理后，又可產生甲烷和水，循環往復，使可用資源變得越來越多。

據稱，該方法不僅適用于太空生活，也可用于處理日常生活垃圾，產出的甲烷可作為燃料，用于取暖、發電等。 (W.HQ)

世界首臺高溫堆乏燃料地車研制成功

2014年11月20日下午，在太原重型機械集團有限公司核電設備試驗場地，通過遠程電腦控制，重330t的世界首臺高溫氣冷堆核電站乏燃料貯存系統地車在軌道上開始緩慢運行，逐步完成了放射性乏燃料儲存裝料及轉移的全過程，整體誤差不超過3mm。這標志著世界首臺高溫氣冷堆核電站乏燃料貯存系統地車及屏蔽罩成套設備研制成功。

高溫氣冷堆核電站乏燃料地車及屏蔽罩成套設備是我國先進核能技術協同創新的重大成果，主要用于放射性乏燃料貯罐的屏蔽和轉移，具有屏蔽全面、定位準確、安全可靠、自動化程度高等特點，將服務于世界首臺模塊式高溫氣冷堆核電站——石島灣高溫堆示范工程。

在近4年的科研攻關和制造過程中，太重集團和清華大學核能與新能源技術研究院密切合作，解決了設備整機的總體設計、地車的自動精確定位、乏燃料貯罐和井蓋自動吊具的研制、設備的抗震分析、底板對開和屏蔽起升裝置的研制等多項重大技術問題。 (KJ.1127)

我國生物航空燃油合成技術獲進展

由中國科學院廣州能源研究所承擔的國家“863計劃”項目——“生物質水相催化合成生物航空燃油”取得重要進展，有望使我國率先掌握纖維素生物航空燃油生產技術。

研究人員以秸稈等木質纖維素類生物質及木薯等非糧生物質為原料，研發出了高水熱穩定的水相化學催化材料及水相合成反應器，形成了擁有自主知識產權的生物質水相化學催化合成生物航空燃油成套技術及裝置，設計建成了世界首座生物質水相催化合成生物航空燃油中試裝置，生產的生物航空燃油經國家油品質量監督檢驗中心檢測，達到國際生物航空燃油ASTM7566標準，符合航空飛行應用質量要求。中試結果表明，8t～10t秸稈類生物質原料可生產1t生物航空燃油，成本約為8000元～10000元，通過優化工藝、提高催化效率，生產成本還可進一步降低。 (科 技)

美國開發出可回收低品位熱能充電的新型電池

美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員研發出一種新型熱回收式氨電池（TRAB），能夠回收低品位熱能并產生電能。

TRAB電池可回收海水熱能、地熱熱能、工業廢熱等低品位熱能，并通過為電池充電進行利用，在效率和成本之間取得了較好的平衡。據悉，新型熱能回收電池系統的電極材料使用了來源廣泛的銅和氨，成本較低，其轉化效率達29%。利用氨化合物中的低品位熱能可加熱TRAB電池中電極附近的銅離子產生反應，運輸電子充電。研究人員稱，該電池的功率密度約為60W/m2，是采用其它液態熱電電源轉換系統的6～10倍。目前，研究人員正致力于進一步提高其功率密度，以制造可規?；a的原型產品，最終實現商業化應用。(W.CB)

日本啟動面向太空光伏發電的首次地面無線輸電實驗

日本經濟產業省和日本三菱電機株式會社等企業于2014年12月在京都大學啟動面向太空光伏發電的首次地面無線輸電實驗。日本宇宙航空研究開發機構將參與實驗。

實驗人員將制作用于模擬從太空向地面輸送電力的小型裝置，將電力轉換成微波，通過輸送裝置傳輸到約50m外的電力接收天線上。該項實驗從2014年12月5日持續到2015年3月，將驗證該裝置能否精確控制電波方向，以及高效地將微波轉換成電力等。日本經濟產業省將基于該項實驗的成果，正式啟動小型、輕量化裝置研發，以將輸電裝置的重量減輕至目前的1/4左右。

日本計劃于2030～2040年開展太空輸電實驗，2040年后實現實用化。這種無線輸電技術還可用于向離島、山區輸送電力，此外，利用該技術，純電動車將無需使用電線便可完成充電。 (中 新)

輕『烴燃氣一體化設備』項目通過科技成果鑒定

武漢松安節能燃氣工程有限公司自主研發的“輕烴燃氣一體化設備”項目在北京通過科技成果鑒定。鑒定專家認為，該項目達到國內領先水平，可滿足不同用戶的供氣需求，設備成本大幅降低。

輕烴燃氣是以油田、煉油廠等副產品、石油伴生氣等為原料的一種安全無毒的潔凈燃氣，其收儲成本高、成分復雜活躍、制氣工藝復雜，綜合利用較為困難?！拜p烴燃氣一體化設備”項目研制的技術和設備具有占地少、操作簡單、安全可靠等特點，制得的燃氣在使用等方面與天然氣、液化石油氣等相當，符合住房與城鄉建設部發布的《混空輕烴燃氣》（CJ/T341-2010）國家標準要求。

目前，武漢松安公司已在湖北、廣東、湖南、河南、河北、四川、貴州等地實施并安全運行了輕烴燃氣技術和制氣示范工程，不僅實現了石油伴生氣等產品的綜合利用，也大幅減少了揮發性有機污染物的排放，改善了空氣質量。 (KJ.1223)

上海交大鈣鈦礦電池研究獲突破性進展

上海交通大學環境科學與工程學院在高性能太陽能電池的制備與內在機理研究中獲得突破性進展。

鈣鈦礦太陽能電池具有原料來源豐富、廉價，制作技術簡單，效率高等優點，但其廣泛應用還需解決連續、致密、高質量的鉛鹵鈣鈦礦薄膜層的制備等問題。上海交大的研究人員創造性地將CH3NH3Cl作為形貌控制劑，在改變旋涂鈣鈦礦晶體生長狀態的同時還可調整鈣鈦礦膜的形貌，克服了常規一步法鈣鈦礦薄膜結晶過程對溫度、濕度要求苛刻且耗時長等缺點，消除了兩步法前驅體中殘留碘化鉛等物質對電池效率的不良影響，制備出了光滑、致密的鈣鈦礦層。制備的混合型鉛鹵鈣鈦礦CH3NH3PbI2Br的光電轉化效率達到國際領先水平。

此外，為了研究鈣鈦礦薄膜中殘留碘化鉛對于太陽能電池性能的影響，研究人員借助飛秒激光超快光譜對鈣鈦礦電池的電子注射進行了研究，發現在一定情況下少量碘化鉛的存在有利于電池效率的提升，為鉛鹵鈣鈦礦太陽能電池的雜質調控提供了指導性建議。(交 大)

石墨烯質子傳導膜可讓燃料電池更高效

中國科學技術大學、英國曼徹斯特大學，以及荷蘭內梅亨大學的研究人員合作，在石墨烯類膜材料輸運特性研究方面獲得突破性進展，發現石墨烯及氮化硼等具有單原子層厚度的二維納米材料可以作為良好的“質子傳導膜”。

燃料電池具有能量轉化效率高、無需耗費充電時間、零排放無環境污染等優點，應用前景廣闊，但其核心部件“質子傳導膜”存在燃料滲透等難題，極大地限制了燃料電池的大規模應用。石墨烯和二維氮化硼納米材料具有六角網狀結構。傳統觀點認為，任何氣體分子或流體分子，哪怕是最小的氫原子，都無法穿透不含缺陷的完美石墨烯片層。而該項研究表明，質子可以較為輕松地穿越石墨烯和氮化硼等二維材料，而其它物質很難穿越，從而解決了燃料滲透的問題。而且，升高溫度或加入催化劑可顯著促進質子穿越的過程。據稱，該項研究取得的突破性進展在理論上已經達到美國能源部設定的2020年“質子傳導膜”輸運性能目標。

該項研究有望為燃料電池和其它氫動力相關技術領域帶來革命性變化?；谠擁椦芯砍晒?，如采用石墨烯或氮化硼等單原子層二維材料作為“質子傳導膜”，可使現代燃料電池更高效、更安全、更環保、更輕薄。目前，研究人員還在研究大尺寸石墨烯的制備方法，以實現基于石墨烯的燃料電池的商業化應用。 (KJ.1128)

萬源國際公司2MW風電機組獲得并網資質

中國運載火箭技術研究院所屬萬源國際公司2MW電勵磁直驅風力發電機組在國家能源大型風電并網系統研發（實驗）中心——張北風電試驗基地成功通過低電壓穿越和電網適應性2項測試，獲得并網資質。

為了實現并網，萬源國際公司通過搭建仿真平臺，模擬低電壓穿越工況，掌握了低電壓穿越過程中控制參數對機組性能指標的影響，對仿真波形中的問題進行了分析、處理，掌握了風電機組低電壓穿越狀態的安全控制策略，成功解決了并網的變流技術難題。

其中，低電壓穿越測試按照國家電網公司標準，在大、小功率2種工況下，對電壓跌落深度分別進行了對稱和不對稱測試，測試結果完全滿足標準要求。同時，中國電力科學研究院全面檢測了萬源國際公司風電機組在電網電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、電壓諧波等惡劣電網情況下的耐受能力和相應特性，測試結果表明，產品能夠滿足各種工況下并入國家電網的性能要求，具備較強的電網適應能力及電網友好型風電機組的基本特征。 (航 商)