能源與環保

能源與環保

中科院液流電池非氟多孔離子傳導膜研究獲進展

中國科學院大連化學物理研究所的研究人員在液流電池非氟多孔離子傳導膜成膜機理和膜微觀結構調控研究方面取得新進展，大幅提高了膜的選擇性和離子傳導性，提升了液流電池的性能。

研究人員此前原創性地提出了不含離子交換基團的“離子篩分傳導”機理，并取得了一系列科研進展，但多孔離子傳導膜的成膜機理與孔徑大小、分布、孔隙率等微觀結構調控一直是研究的難點。該項研究深入、系統地研究了溶劑處理工藝過程對多孔離子傳導膜孔徑大小、分布及貫通性的影響規律和調控機制，發明了一種有效調控多孔離子傳導膜孔徑大小、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膜，進一步提高了非氟多孔離子傳導膜的選擇性和導電性。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%。該項研究對高性能多孔離子傳導膜的結構設計與制備具有重要的指導意義。

（大化物）

俄羅斯發明太陽能風能混合發電裝置

俄羅斯莫斯科鋼鐵與合金學院的研究人員研發出一款混合發電裝置，能夠將太陽能和風能轉化為電能，廣泛適用于各種氣候條件，對于交通不便、電力供應困難的邊遠地區居民點的供電具有重要意義。

該裝置的主發電裝置為混合式垂直軸流式渦輪發電機，其內側的葉片上設計安裝了太陽能電池。太陽能電池發出的電能在風力渦輪發電機轉速較低時可以提高其轉速，也可直接輸出到儲能裝置或并網外送。該裝置的多項參數優于國際同類產品，太陽能風能混合發電使其發電效率超過現有風力發電裝置15%～20%。

此外，該裝置內部結構簡單，發生故障時易于修理。在光線和風力充足時，其發電功率可達300W ～500W，年發電量可達4MWh，理論運行壽命預計超過20年，具有重要的應用價值。

（科技部）

哈佛大學用維生素制造出高容量、低成本液體電池

受人體能量儲存機制的啟發，哈佛大學的研究人員設計了一種采用分子結構調整后的有機維生素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，或將為大規模電能存儲帶來新的希望。

這種液體電池能夠循環充電，當其從太陽能或風能等綠色能源獲得能量后，能夠將正極溶液中的電子引入負極溶液中，從而產生電流。通常情況下，這種液體電池產生的電壓為1.0V～2.2V，溶液槽容積越大，其可儲存的能量越多。

維生素B2能夠在人體消化食物時從中攝取能量并將其儲存起來，受此啟發，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。

未來，研究人員計劃進一步深入該項研究，以期研發一種高性能、持久、基于有機物制造的液體電池。

（W.CB）

我國石墨鋰離子電池制備技術取得新突破

由天津大學、哈爾濱遠方新能源汽車動力電池有限責任公司，以及黑龍江遠方新能源科技開發有限公司承擔的“方形軟包裝5Ah磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池的制備”項目技術已通過中試，預計2016年年底前正式投產。

據介紹，該項目采用熱穩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定性、安全性和循環壽命，特別是在改善電池的低溫放電性能方面取得了突出進展。該項目成果在電池低溫性能方面達到國內領先、國際先進水平，可廣泛應用于電動工具、電動車輛、航天、航空等領域，特別適合在我國北方寒冷地區使用，具有顯著的經濟效益和社會效益。

（證 券）

日本科學家受電鰩啟發研制新型發電機

日本理化學研究所的科學家通過對電鰩發電器官原理進行深入研究，計劃開發基于電鰩發電器官原理的新型發電機。

以電鰩為代表的強電魚類，體內發電器官能夠以近100%的轉換率高效發電?？茖W家對捕獲數日以內的活體電鰩施加刺激，結果在10ms的極短時間內獲得了峰值電壓為19V、峰值電流為8A的脈沖電流?？茖W家還利用該脈沖電流成功啟動了LED燈并向電容器蓄電，儲存的電量能夠使LED長時間發光或驅動玩具車行駛?？茖W家還測定了器官取出后的發電性能。他們在發電器官上下部位連接電極，在正極一側插入7根注射針，每根注射針同時注入0.25ml濃度為1mmol乙酰膽堿溶液。實驗測定結果為：峰值電壓為91mV，峰值電流為0.25mA，發電時間比活體電鰩長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家在發電器官中植入元件制作出了發電機原型。他們把發電器官切成3cm直角型，固定在鋁和硅膠做成的容器中，結果發現，在16個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，科學家還將融合微米、納米流體技術，研發與發電細胞相同的材料，人工制作出類似的新型發電機。

（KJ.0608）

我國發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品在北京發布。該產品的成功研發，為石墨烯在消費電子鋰電池、動力鋰電池，以及儲能領域鋰電池的應用打開了大門。

首款石墨烯基鋰離子電池產品被稱為“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。該產品性能優良，可在-30℃～80℃環境中工作，循環壽命高達3500次，充電效率是普通充電產品的24倍。這是由于石墨烯具有優異的電子和離子傳導性能及特殊的二維單原子層結構，可在電極材料顆粒間構成三維電子和離子傳輸網絡結構，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、單層石墨烯規?；苽洌戤a量達噸級）能力，其中，試生產線制備的石墨烯單層率超99%、純度高達99.9%。

首款石墨烯基鋰離子電池產品不僅解決了鋰離子電池的快充問題，還突破了國外對“碳包覆磷酸鐵鋰技術”的技術封鎖。目前，東旭光電公司已與泰州市新能源產業園區管委會簽署了“烯王”生產線落地協議，并與美國凱途能源公司等下游應用端廠商簽署了研發及產業化合作戰略協議。

（KJ.0712）

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

國產化中子吸收材料實現批量生產

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

安泰核原公司實現了中子吸收材料產品的國產化，可替代進口，產品完全按照核電廠乏燃料管理的技術規范及要求進行研發，是我國目前唯一一家嚴格按照工程用產品技術條件生產、檢驗并全部符合技術條件要求的企業；生產的含量從10%～35%的鋁基碳化硼中子吸收材料規格包括板材、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，還可推廣至反應堆等大型設施及軍用中子屏蔽材料等領域。該中子吸收材料采用粉末冶金熱靜壓工藝研制，擁有獨立知識產權并獲得了4項專利。

（KJ.0725）

英日合作研發檢測室內空氣污染的石墨烯傳感器

英國南安普頓大學和日本先進科學技術研究所的研究人員合作開發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出室內的空氣污染情況。

該傳感器能夠感應到來自建筑、裝飾材料、家具，以及家庭用品的二氧化碳分子和揮發性有機化合物（VoC）氣體分子。其在通電后，可使單個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其濃度。通過檢測石墨烯束的電阻值，石墨烯材料對二氧化碳分子的吸附和釋放會以電阻“量子化”變化的形式被檢測到。在實驗中，研究人員僅用幾分鐘的時間就檢測到濃度約為3×10-8的二氧化碳氣體，比目前主流傳感器的二氧化碳濃度檢測能力高近百倍。

（科技部）

在陽光下振動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和柏林洪堡大學的研究人員開發出一種暴露在陽光下時能夠產生振動的聚合物薄膜，可用作沙漠地區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晶聚合物網絡的約束，將導致材料產生振動。振動可能使薄膜表面附著的灰塵脫落，實現自潔，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的僅能在紫外波段振動的材料相比，該聚合物薄膜在可見光范圍內即可產生振動，應用更為方便。

（自 然）

中科院新一代動力鋰電池富鋰錳基正極材料研究獲進展

中國科學院寧波材料技術與工程研究所的研究人員在新一代動力鋰電池富鋰錳基正極材料改性研究方面取得了新進展，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。

據悉，富鋰錳基正極材料的放電比容量高達300mAh/g，是當前商業化應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力鋰電池正極材料的理想之選，但其實際應用需解決倍率性能低和循環壽命短等問題。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，在制備方法、組分優化、充放電機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、可控且易于實現工程化，為高性能富鋰錳基正極材料的工程化開發提供了新途徑。目前，研究人員正在利用該改性方法推進富鋰錳基正極材料的中試開發。

（寧材所）

山西省攻克民用潔凈焦炭生產關鍵技術

由太原理工大學、太原市環保局、太原科瑞康潔凈能源有限公司、山西清源環境咨詢有限公司合作完成的“民用潔凈焦炭生產關鍵技術及應用”項目研究成果通過專家鑒定，達到國際領先水平。

該項目研究成果突破了“高效固硫+催化助燃+自主增碳”三大核心技術，申報了26項國家發明專利。其利用現有焦化產能設施，在不改變生產工藝、不新增投資的情況下，以高揮發動力煤為主要原料，僅在配煤中輔以“固硫—增碳—助燃”復合助劑，經高溫干餾即可生產民用潔凈焦炭，可替代散燒原煤使用。

該項目還利用焦爐高溫環境復雜的熱化學反應，實現了焦爐煤氣碳氫摩爾比的自主調節，可滿足后續化學品生產對原料氣的要求，實現了焦爐煤氣的高值利用。經在太原市城中村的應用證明，采用該技術生產的清潔焦炭可取代傳統的散煤、煙煤等劣質煤，能夠有效解決民用散燒污染問題。

（KX.0704）