能源與環保

能源與環保

美國利用鈣鈦礦組合材料提升太陽能電池效率

美國加利福尼亞大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）的研究人員開發出了由不同鈣鈦礦材料制成的多層混合光伏電池，實現了18.4%～21.7%的平均穩態效率，峰值效率達26%，刷新了鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率紀錄，計劃于2017年上市。

據悉，該太陽能電池采用雜化有機-無機礫巖鈣鈦礦，以與常規硅基太陽能電池類似的方式捕獲光子，將能量轉換為電流，但其采用的鈣鈦礦光伏器件成本更低，而且更容易制造。其能夠非常方便地噴涂到柔性表面，制作出可彎曲、高效率的太陽能電池板。分析表明，該太陽能電池的高效率歸功于由單原子厚的六方氮化硼層分離的兩種類型鈣鈦礦夾層，每個鈣鈦礦層設計為分級帶隙層，具有低電阻和高增益，能夠吸收不同波長的光。這種組合可有效地將大部分光譜上的光子收集和轉換成電能。

該太陽能電池有望成為市場上成本最低的光伏發電設備，可方便地接入商業設備和家用太陽能系統中。 (楠綜)

中科院多能源互補的分布式能源系統利用研究獲進展

中國科學院工程熱物理研究所的研究人員在太陽能與化石燃料等多能源互補利用的機理、系統集成及技術驗證等理論與應用研究方面取得了新進展。

研究人員探索了太陽能與燃料熱化學互補過程中不可逆性減少的能量的品位匹配規律，以反應化學能潛力利用為切入點，重新認知了聚光太陽能、燃料化學能、反應Gibbs自由能、熱力循環熱能的最大作功能力及品位的相互關系，建立了聚光太陽能與化石燃料熱化學互補的品位耦合本征方程，揭示了燃料化學能燃燒釋放品位降低、聚光太陽能集熱品位提升的能量釋放機理；構建和完善了中低溫太陽能熱化學利用吸收反應器設計方法，建立了太陽能吸收/反應器多物理場耦合模型，開發了太陽能集熱系統模擬平臺（PCT-HES），揭示了太陽能吸收/反應器內溫度場、流場分布和熱化學反應、熱應力等耦合規律；提出了“源頭節能”與“源頭蓄能”的中低溫太陽能與燃料熱化學互補新方法，研制了20kW、百千瓦系列太陽能熱化學互補發電實驗平臺，實現了多能源互補的分布式能源系統技術驗證。

此外，研究人員還研制了聚光太陽能互補利用實驗平臺，實現了太陽能資源測量、聚光系統光學參數測定、吸收/反應器傳熱和反應耦合關鍵參數測量和評價等功能；提出了聚光太陽能熱利用性能測試與調控新方法，發明了槽式太陽能集熱器光學效率測試方法等技術；提出了太陽能與生物質能熱化學互補的多聯產系統，實現了二氧化碳零排放，并開展了原理性實驗驗證。 (科苑)

俄羅斯研發出連續100年不斷電的小型核電池

俄羅斯薩馬拉科羅廖夫大學的研究人員正在研制一種連續使用期可達100年的小型核能電池，計劃于2016年制造出該核電池的試驗樣機。

該核電池利用多孔碳化硅結構保護放射性元素，能夠在保證安全的同時，延長電池的壽命。其以特殊元素碳-14作為放射源，半衰期為5700年，輻射非常弱，甚至可被一張紙阻擋，放射源設置在電池金屬盒中，可完全隔絕輻射，無害、無毒、廉價。

該核電池應用范圍廣泛：首先，其結構緊湊，適用于各種自動化系統中的傳感器，可對石油或天然氣管道等進行不間斷監控。其次，其可用于為心臟起搏器等體內植入醫療器械供能，也可用作無人機的輕質、高功率電池。此外，由于碳化硅材料耐高低溫性能優異，因此，裝有這種核電池的傳感器在機械制造領域也極具應用價值。其還可應用于為微處理器供能，可使信息保存數千年之久。 (KJ.1018)

“輪緣驅動潮流能發電技術研究與試驗”項

由中國科學院電工研究所承擔，浙江海洋大學、中科院力學研究所、合肥工業大學、華中科技大學、安陽斯普機械有限公司、舟山海聯液壓機械有限公司等單位共同參與完成的“輪緣驅動潮流能發電技術研究與試驗”項目通過自驗收。該項目突破了潮流能輪緣發電機系統、功率變換與控制系統、導流罩能量捕獲等關鍵技術，為利用潮流能發電提供了一種切實可行的新型技術，具有良好的產業化應用前景。

所謂輪緣驅動潮流能發電技術，就是將導流罩、發電機及葉輪集成于一體，利用海洋潮流來發電的技術。該項目研發出了開放式結構的潮流能發電機，能夠在各種惡劣海況下穩定發電，性能優于目前的液壓式、變速箱式、垂直軸式等結構的潮流發電設備。該項目在浙江舟山西閃島附近海域投放了一個海洋能綜合利用平臺——中科海電一號，目前該平臺總裝機容量為15kW，包括2臺2.5kW的輪緣驅動潮流能發電機、2臺風力發電機和2組光伏組件。自7月17日投放海試以來，該平臺已安全運行超過100天，起動流速0.35m/s，每天發電11h～13h，共計發電量近目通過自驗收300kWh，且未出現任何故障，基本實現了免維護。

據介紹，該項目技術的應用能夠有效解決偏遠海島的生產生活用電問題，節約柴油等燃料的消耗。同時作為零污染的產能技術，其還能夠有效保護海島的生態環境。下一步，研究人員將進一步優化輪緣驅動潮流能發電機，為該項目技術的推廣應用奠定基礎。 (刊綜)

我國推出“吶思系統” 軍民攜手精準治霾

由中國人民解放軍防化學院牽頭，中國科學院大氣物理研究所、北京大學、國家氣象中心和北京眾藍科技有限公司等單位聯合開發的“全國空氣質量高分辨率預報和污染控制決策支持系統”（NARS，簡稱“吶思系統”）發布，有望為我國軍民融合發展樹立一個典范。

據悉，“吶思”系統的研發是相關單位探索軍民融合發展路子的有效嘗試，其將核生化危害預測與控制理論、方法和技術應用于精準治霾技術體系，采用伴隨方法，結合反向軌跡法、臭氧源分攤技術和顆粒物源分攤技術，以及采樣源解析技術，實現了大氣污染的精準溯源，可精確計算出不同區域、不同時段每個污染源對污染物濃度的貢獻率，分辨率高達1km～3km，部分技術達到國際領先水平。根據計算結果，監管部門可對重排企業和主要污染源采取交叉式、間歇性減排或限排措施，彌補了當前研究中控制目標局限且尚未并行尋優的缺陷，提供了優化減/限排方案，解決了非法排放源識別和突發大氣污染事故源不清或難以確定的難題，實現了應急控制代價和事故損失整體最優，在保證空氣質量安全的同時，也兼顧了社會效益和企業經濟效益。(新周)

中科院工程熱物理所壓氣機氣動性能研究獲進展

角區分離是軸流壓氣機中普遍存在的一種流動結構，尤其是在非設計工況下，角區分離會導致壓氣機效率降低，增壓能力下降。針對這一問題，中國科學院工程熱物理研究所的研究人員采用平面葉柵實驗與三維CFD（計算流體力學）數值模擬相結合的方法，對壓氣機典型工況下的角區分離流動結構，以及損失特性進行了深入研究。

實驗與數值計算結果表明，三維CFD程序具有較好的可信度。在設計工況下，發生了輕微的角區分離，柵后損失也較小；在角區失速工況下，角區分離占據了更大的展向和弦向范圍，柵后高損失區域明顯增大。上述研究結果表明，不同工況下壓氣機角區分離流動結構和損失有所不同，隨著來流攻角增大，角區分離影響范圍擴大，損失也增加。研究人員將進一步研究軸流壓氣機角區分離的影響因素，從而探索更有效的壓氣機角區分離控制手段。 (科苑)