能源與環保

能源與環保

我國二維鈣鈦礦太陽能電池研究取得進展

中國科學院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室與陜西師范大學的研究人員合作，在二維（2D）鈣鈦礦太陽能電池研究領域取得了新進展，有助于推動鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用。

與3D鈣鈦礦電池材料相比，2D有機無機雜化鈣鈦礦材料擁有可調的光電性能和優異的環境穩定性。但由于2D鈣鈦礦材料存在吸收系數低、電荷傳輸能力差和激子結合能大等問題，導致其光伏性能差，電池效率較低。研究人員通過在2D（BA）2（MA）3Pb4I13鈣鈦礦材料中摻雜Cs元素，使得鈣鈦礦太陽能電池的效率提高至13.7%，達到了目前報道的2D鈣鈦礦太陽能電池器件的最高效率。研究人員發現，Cs元素的加入有利于控制晶體取向，增加2D平面的晶粒尺寸，提高載流子遷移率和電荷傳輸動力學性能。同時，2D鈣鈦礦電池的穩定性得到了顯著提升，在30%濕度情況下，經過1400h后，器件的效率仍然保持在89%。

(科 苑)

我國首個自主知識產權核電站數字化儀控系統研制成功

由國家電力投資集團公司所屬國核自儀系統工程有限公司牽頭實施的“CAP1400核電站數字化儀控系統研制”課題在上海通過了國家能源局組織的驗收，標志著我國首個擁有完全自主知識產權和國際市場準入資質的核電站數字化儀控系統研制成功。

在該課題的支持下，通過多年自主創新和攻關，國核自儀公司研制出了Nu系列核電站數字化儀控產品，技術達到國內領先、國際先進水平，功能齊全，實現了核電站系統全覆蓋。Nu系列產品將全面應用于CAP1400示范電站，后續將進一步推廣應用至國內新建的CAP1000、CAP1400機組或其它堆型核電站，全面替代進口設備，實現自主化目標。Nu系列產品的技術指標滿足二代+、其它三代核電和未來四代核電技術的應用要求，也適用于釷基熔鹽堆、小型模塊化堆、海上核動力平臺等其它核動力裝置，還可跨領域在重型燃汽輪機、大型火電機組、智能電網、風電等其它高端工控領域應用。

(國資委)

采用國產智能模塊的燃料電池多能源儲能系統研制成功

由浙江大學聯合廈門科華恒盛股份有限公司、嘉興斯達半導體有限公司等單位共同完成的“采用國產智能模塊的儲能系統電力電子關鍵技術研發及應用”項目在絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）智能模塊和儲能系統電力電子關鍵技術方面取得重要進展，突破了IGBT智能模塊設計、控制驅動和保護、工藝及試驗等一系列關鍵技術，攻克了多能源儲能系統的電力電子關鍵技術，屬國內首創、國際領先。

該項目成功研制了1.2kV、1.7kV IGBT智能功率模塊系列，開發出了擁有自主知識產權的智能IGBT智能功率模塊設計方法，攻克了半導體功率芯片高性能布局技術等難題。基于研制的國產智能功率模塊，面向長備用、安全可靠、高效率的防災供電，該項目開發了多能源儲能系統的電力電子系統設計方法，包括電力電子功率變換架構方案、多能源協同控制、容錯技術等。在福建漳州工業園，該項目建立了世界首個包含燃料電池、天燃氣、電力等多種能源的面向重大工程的應急電源應用示范系統。

該項目的實施，突破了IGBT智能功率模塊和面向重大工程供電的多能源儲能系統的電力電子核心技術。目前，智能IGBT功率模塊關鍵技術已反哺于各種功率模塊的產品，并應用于工業變頻調速、電動汽車驅動、光伏逆變器和數據中心電源等。面向重大工程的多能源儲能系統已廣泛應用于大型數據中心、核電、高端制造、航空、航天、軍工等重大工程的不間斷供電系統。該項目實現了我國大容量電力電子核心元件的國產化，并實現了面向重大工程的多能源儲能系統的電力電子核心技術引領，對我國信息安全、中國制造2025、國防建設均具有重要的意義。

(科技部)

大連化物所柔性電極研究獲新進展

中國科學院大連化學物理研究所的研究人員在高負載量柔性自支撐電極研究方面取得了新進展：首次將零維納米顆粒應用于柔性電極的制備，并制備出了高負載量、外形可控、適合規模化生產的高性能自支撐柔性電極。

納米級活性物質顆粒因其比表面積大、離子/電子傳輸路徑短，在電化學儲能領域受到了廣泛關注。但隨著電極負載量的增加，納米顆粒易從電極中脫落，限制了其在柔性儲能器件中的應用。

研究人員在此前研發的“相轉化”柔性電極制備方法的基礎上，進一步發展了柔性自支撐電極規模化制備技術，克服了抽濾法和模板法等傳統方法僅能采用一維和二維活性物質制備電極的缺陷。所制備的柔性鋰硫電池正極的活性物質負載量達24mg/cm2，電極首圈循環面容量達到27.1mAh/cm2，100圈循環的容量保持率為64.1%；所制備的柔性磷酸釩鋰電池正極活性物質負載量達到17mg/cm2，在1C倍率下穩定循環100圈，放電比容量穩定在120mAh/g；在5C倍率下，容量仍可維持在94mAh/g。

該項研究拓寬了高負載量柔性電極材料的選擇范圍，為高性能柔性電化學儲能器件的發展創造了條件。

(科 苑)

美國特拉華大學的研究人員開發出一種簡便、高效、生產成本較低的新技術，可將植物廢料中的木質纖維素分解成糖，進而轉化成生物燃料。

美國新技術可低成本用植物廢料制取生物燃料

木質纖維素是一種豐富、廉價的可再生資源，大量存在于秸稈、木屑等植物廢棄物中。但由于其難以分解，現有技術通常要先用高溫高壓或強酸強堿進行預處理，再用昂貴的催化劑進行分解，制取的生物燃料成本高昂。

特拉華大學的研究人員開發了一種特殊的催化劑，其主要成分是含銥元素的濃縮無機鹽溶液，以錸元素的氧化物來增強活性。木質材料被溶液浸泡后會膨脹，變得容易分解。該催化劑的獨特性質使其可以直接分解木質纖維素，而無需預處理，對溫度的要求也較低。此外，木質纖維素分解成糖后，可在同一容器內進行脫水反應轉化成生物燃料的關鍵分子——呋喃。在此過程中，催化劑溶液可得到回收利用。采用該技術，木質纖維素的轉化率理論上可達95%，反應溫度僅85℃，時間短至1h，且能量和水的消耗量較少。

(新 華)

美國研發新型“天空吸熱”冷卻系統

美國斯坦福大學的研究人員研發出一種新型冷卻系統，能夠將水冷卻至低于環境空氣溫度5℃，從而減少為建筑降溫所需的電力，能耗降幅可達20%左右。

空調耗能占建筑能源消耗的一大部分。大多數建筑系統利用冷凝系統為流動的空氣降溫，不但消耗大量電力，還會提高區域環境的溫度。找到降低空調系統耗電量的方法能夠節約開支、減少溫室氣體排放和削弱建筑對當地小氣候的影響。斯坦福大學的研究人員研發的新型冷卻系統利用天空吸收熱量，通過天空輻射冷卻機制，直接向大氣層和外太空發射紅外線輻射，從而實現降溫。除了排氣系統需要消耗能量外，該系統無需其它能源。該系統采用了特別設計的控制板，通過控制板抽取液體（如水等），使一幢建筑樓頂的溫度下降了3℃～5℃。然后，研究人員將這個控制板與常用空調系統結合，并為該控制板的運行建模。研究人員表示，如果在拉斯維加斯的一幢兩層商業建筑中使用該系統來吸收蒸氣壓縮式空調系統冷凝器所產生的熱量，在典型年份中，5月～8月期間該建筑制冷消耗的電力可減少21%。

目前，研究人員還需開展進一步測試，以分析該技術的商業前景并對其進行優化。

(KJ.0905)