能源與環(huán)保

新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與設(shè)備研制獲突破

受中國石油天然氣集團(tuán)公司新疆油田分公司的委托，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所聯(lián)合中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所、新疆油田公司工程技術(shù)研究院等單位，系統(tǒng)開展了新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與裝備的研制工作，并取得了重要突破，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)提出并確定了“催化氧化—反應(yīng)吸附—?dú)飧》蛛x—深層過濾”工藝技術(shù)路線，研制合成了針對性強(qiáng)的陽離子、陰離子類型的水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺專用藥劑，自主研發(fā)了臭氧與電化學(xué)復(fù)合的協(xié)同反應(yīng)裝置、內(nèi)循環(huán)罐式和管式反應(yīng)器、輻流式氣浮機(jī)，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(guān)鍵裝備，經(jīng)持續(xù)優(yōu)化集成，形成了油田作業(yè)廢水處理的成套裝置，最大處理能力達(dá)60m3/ h。與傳統(tǒng)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(shè)備體積減小了1/3，加藥混合反應(yīng)時間從常規(guī)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(yīng)用，累計(jì)處理各類作業(yè)廢水500000m3以上，處理后的污水全部達(dá)標(biāo)回注油田，為企業(yè)節(jié)約清水費(fèi)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(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，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(fā)現(xiàn)，糞便、廢棄毛巾、食品垃圾袋等廢棄物可轉(zhuǎn)變?yōu)榛鸺剂?，從而減少火箭升空時的燃料攜帶量，減輕火箭負(fù)荷。

通常，宇航員產(chǎn)生的生活垃圾被儲存在運(yùn)輸艙中，返回地球時，運(yùn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)每人每天的生活垃圾可產(chǎn)生290L甲烷，通過厭氧池處理掉其中的細(xì)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(xì)菌可產(chǎn)生約757L水和氮?dú)?，水?jīng)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?dú)饨?jīng)處理后，又可產(chǎn)生甲烷和水，循環(huán)往復(fù)，使可用資源變得越來越多。

據(jù)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(chǎn)出的甲烷可作為燃料，用于取暖、發(fā)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(jī)械集團(tuán)有限公司核電設(shè)備試驗(yàn)場地，通過遠(yuǎn)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(tǒng)地車在軌道上開始緩慢運(yùn)行，逐步完成了放射性乏燃料儲存裝料及轉(zhuǎn)移的全過程，整體誤差不超過3mm。這標(biāo)志著世界首臺高溫氣冷堆核電站乏燃料貯存系統(tǒng)地車及屏蔽罩成套設(shè)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(shè)備是我國先進(jìn)核能技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的重大成果，主要用于放射性乏燃料貯罐的屏蔽和轉(zhuǎn)移，具有屏蔽全面、定位準(zhǔn)確、安全可靠、自動化程度高等特點(diǎn)，將服務(wù)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(guān)和制造過程中，太重集團(tuán)和清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院密切合作，解決了設(shè)備整機(jī)的總體設(shè)計(jì)、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(shè)備的抗震分析、底板對開和屏蔽起升裝置的研制等多項(xiàng)重大技術(shù)問題。 (KJ.1127)

我國生物航空燃油合成技術(shù)獲進(jìn)展

由中國科學(xué)院廣州能源研究所承擔(dān)的國家“863計(jì)劃”項(xiàng)目——“生物質(zhì)水相催化合成生物航空燃油”取得重要進(jìn)展，有望使我國率先掌握纖維素生物航空燃油生產(chǎn)技術(shù)。

研究人員以秸稈等木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)及木薯等非糧生物質(zhì)為原料，研發(fā)出了高水熱穩(wěn)定的水相化學(xué)催化材料及水相合成反應(yīng)器，形成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)水相化學(xué)催化合成生物航空燃油成套技術(shù)及裝置，設(shè)計(jì)建成了世界首座生物質(zhì)水相催化合成生物航空燃油中試裝置，生產(chǎn)的生物航空燃油經(jīng)國家油品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，達(dá)到國際生物航空燃油ASTM7566標(biāo)準(zhǔn)，符合航空飛行應(yīng)用質(zhì)量要求。中試結(jié)果表明，8t～10t秸稈類生物質(zhì)原料可生產(chǎn)1t生物航空燃油，成本約為8000元～10000元，通過優(yōu)化工藝、提高催化效率，生產(chǎn)成本還可進(jìn)一步降低。 (科 技)

美國開發(fā)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(xué)的研究人員研發(fā)出一種新型熱回收式氨電池（TRAB），能夠回收低品位熱能并產(chǎn)生電能。

TRAB電池可回收海水熱能、地?zé)釤崮堋⒐I(yè)廢熱等低品位熱能，并通過為電池充電進(jìn)行利用，在效率和成本之間取得了較好的平衡。據(jù)悉，新型熱能回收電池系統(tǒng)的電極材料使用了來源廣泛的銅和氨，成本較低，其轉(zhuǎn)化效率達(dá)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(chǎn)生反應(yīng)，運(yùn)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(tài)熱電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的6～10倍。目前，研究人員正致力于進(jìn)一步提高其功率密度，以制造可規(guī)?；a(chǎn)的原型產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。(W.CB)

日本啟動面向太空光伏發(fā)電的首次地面無線輸電實(shí)驗(yàn)

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和日本三菱電機(jī)株式會社等企業(yè)于2014年12月在京都大學(xué)啟動面向太空光伏發(fā)電的首次地面無線輸電實(shí)驗(yàn)。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)將參與實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)換成微波，通過輸送裝置傳輸?shù)郊s50m外的電力接收天線上。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從2014年12月5日持續(xù)到2015年3月，將驗(yàn)證該裝置能否精確控制電波方向，以及高效地將微波轉(zhuǎn)換成電力等。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將基于該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的成果，正式啟動小型、輕量化裝置研發(fā)，以將輸電裝置的重量減輕至目前的1/4左右。

日本計(jì)劃于2030～2040年開展太空輸電實(shí)驗(yàn)，2040年后實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。這種無線輸電技術(shù)還可用于向離島、山區(qū)輸送電力，此外，利用該技術(shù)，純電動車將無需使用電線便可完成充電。 (中 新)

輕『烴燃?xì)庖惑w化設(shè)備』項(xiàng)目通過科技成果鑒定

武漢松安節(jié)能燃?xì)夤こ逃邢薰咀灾餮邪l(fā)的“輕烴燃?xì)庖惑w化設(shè)備”項(xiàng)目在北京通過科技成果鑒定。鑒定專家認(rèn)為，該項(xiàng)目達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，可滿足不同用戶的供氣需求，設(shè)備成本大幅降低。

輕烴燃?xì)馐且杂吞?、煉油廠等副產(chǎn)品、石油伴生氣等為原料的一種安全無毒的潔凈燃?xì)?，其收儲成本高、成分?fù)雜活躍、制氣工藝復(fù)雜，綜合利用較為困難。“輕烴燃?xì)庖惑w化設(shè)備”項(xiàng)目研制的技術(shù)和設(shè)備具有占地少、操作簡單、安全可靠等特點(diǎn)，制得的燃?xì)庠谑褂玫确矫媾c天然氣、液化石油氣等相當(dāng)，符合住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《混空輕烴燃?xì)狻罚–J/T341-2010）國家標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施并安全運(yùn)行了輕烴燃?xì)饧夹g(shù)和制氣示范工程，不僅實(shí)現(xiàn)了石油伴生氣等產(chǎn)品的綜合利用，也大幅減少了揮發(fā)性有機(jī)污染物的排放，改善了空氣質(zhì)量。 (KJ.1223)

上海交大鈣鈦礦電池研究獲突破性進(jìn)展

上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院在高性能太陽能電池的制備與內(nèi)在機(jī)理研究中獲得突破性進(jìn)展。

鈣鈦礦太陽能電池具有原料來源豐富、廉價，制作技術(shù)簡單，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其廣泛應(yīng)用還需解決連續(xù)、致密、高質(zhì)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(chuàng)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(tài)的同時還可調(diào)整鈣鈦礦膜的形貌，克服了常規(guī)一步法鈣鈦礦薄膜結(jié)晶過程對溫度、濕度要求苛刻且耗時長等缺點(diǎn)，消除了兩步法前驅(qū)體中殘留碘化鉛等物質(zhì)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(zhuǎn)化效率達(dá)到國際領(lǐng)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(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)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(zhì)調(diào)控提供了指導(dǎo)性建議。(交 大)

石墨烯質(zhì)子傳導(dǎo)膜可讓燃料電池更高效

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、英國曼徹斯特大學(xué)，以及荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)的研究人員合作，在石墨烯類膜材料輸運(yùn)特性研究方面獲得突破性進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)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(zhì)子傳導(dǎo)膜”。

燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、無需耗費(fèi)充電時間、零排放無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊，但其核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”存在燃料滲透等難題，極大地限制了燃料電池的大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯和二維氮化硼納米材料具有六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)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(xiàng)研究表明，質(zhì)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(zhì)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(jìn)質(zhì)子穿越的過程。據(jù)稱，該項(xiàng)研究取得的突破性進(jìn)展在理論上已經(jīng)達(dá)到美國能源部設(shè)定的2020年“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”輸運(yùn)性能目標(biāo)。

該項(xiàng)研究有望為燃料電池和其它氫動力相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域帶來革命性變化?；谠擁?xiàng)研究成果，如采用石墨烯或氮化硼等單原子層二維材料作為“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”，可使現(xiàn)代燃料電池更高效、更安全、更環(huán)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(shí)現(xiàn)基于石墨烯的燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。 (KJ.1128)

萬源國際公司2MW風(fēng)電機(jī)組獲得并網(wǎng)資質(zhì)

中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院所屬萬源國際公司2MW電勵磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在國家能源大型風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心——張北風(fēng)電試驗(yàn)基地成功通過低電壓穿越和電網(wǎng)適應(yīng)性2項(xiàng)測試，獲得并網(wǎng)資質(zhì)。

為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，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(shù)對機(jī)組性能指標(biāo)的影響，對仿真波形中的問題進(jìn)行了分析、處理，掌握了風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越狀態(tài)的安全控制策略，成功解決了并網(wǎng)的變流技術(shù)難題。

其中，低電壓穿越測試按照國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)，在大、小功率2種工況下，對電壓跌落深度分別進(jìn)行了對稱和不對稱測試，測試結(jié)果完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，中國電力科學(xué)研究院全面檢測了萬源國際公司風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)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(wǎng)情況下的耐受能力和相應(yīng)特性，測試結(jié)果表明，產(chǎn)品能夠滿足各種工況下并入國家電網(wǎng)的性能要求，具備較強(qiáng)的電網(wǎng)適應(yīng)能力及電網(wǎng)友好型風(fēng)電機(jī)組的基本特征。 (航 商)