電力科技信息

電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)獲重大進(jìn)展

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）研究團(tuán)隊(duì)日前在電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)方面獲得重大進(jìn)展。一個(gè)20 kW的無線充電系統(tǒng)充電效率達(dá)到90%，充電速度是通常使用的插電式電動(dòng)汽車設(shè)備的3倍，這將有助于加快電動(dòng)汽車的推廣使用。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室電力電子團(tuán)隊(duì)主管馬杜·臣薩瓦里說：“幾年來，我們從實(shí)驗(yàn)室概念驗(yàn)證到現(xiàn)在已取得巨大進(jìn)展。目前正在將這一技術(shù)與實(shí)體工程、設(shè)計(jì)、規(guī)模化相結(jié)合，整合到一些豐田汽車之中，為促使這一技術(shù)更貼近市場(chǎng)需求做準(zhǔn)備?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)在短短3年內(nèi)開發(fā)的這種供轎車使用的20 kW無線充電系統(tǒng)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，包括逆變電源、隔離變壓器和車側(cè)電子的耦合技術(shù)。在演示中，研究人員將一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)整合到配有10 kWh電池的豐田RAV4電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。

由于更高的功率水平對(duì)于較大型的汽車，如卡車和公共汽車必不可少，研究人員正把50 kW的無線充電系統(tǒng)作為下一個(gè)努力目標(biāo)，其將與市售的插電式快速充電器的功率水平相匹配，以便提供相同的充電速度，或可增加消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車的接受程度。

促進(jìn)該技術(shù)發(fā)展的行業(yè)合作伙伴有豐田、思科、Evatran以及克萊姆森大學(xué)國際汽車研究中心。美國能效和可再生能源汽車技術(shù)辦公室為這個(gè)具有競爭力項(xiàng)目提供了部分資金，以支持能源部提出的“電動(dòng)汽車無處不在的大挑戰(zhàn)計(jì)劃”，其目的是在2022年使電動(dòng)汽車成為消費(fèi)者負(fù)擔(dān)得起的、更方便和更清潔的交通工具。

車輛系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理戴維·史密斯說：“相比插入式充電方式，無線電力傳輸在電動(dòng)汽車充電過程中是一種典型范式的轉(zhuǎn)換，為消費(fèi)者提供一個(gè)自主、安全、高效和方便的選擇。今天的技術(shù)表明，其將是交通工具在行駛過程中充電，并走向電氣化道路的一塊墊腳石?！眮碓矗褐袊娏W(wǎng)

日本開始驗(yàn)證CO2分離回收型吹氧循環(huán)發(fā)電

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）2016年4月4日宣布，將從2016年度開始，對(duì)附設(shè)CO2分離回收設(shè)備的“吹氧煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（吹氧IGCC）”驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)備，即對(duì)“CO2分離回收型吹氧IGCC”實(shí)施驗(yàn)證。目標(biāo)是使吹氧IGCC的CO2回收率達(dá)到90%，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)行煤粉發(fā)電同等水平的凈熱效率（高熱值），即40%。

此次驗(yàn)證試驗(yàn)是旨在大幅降低煤炭火力發(fā)電CO2排放量的“煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)發(fā)電驗(yàn)證事業(yè)”的一環(huán)。實(shí)施該試驗(yàn)的目的是實(shí)現(xiàn)煤炭氣化燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽渦輪3種發(fā)電形態(tài)聯(lián)合發(fā)電的“煤碳?xì)饣剂想姵芈?lián)合循環(huán)發(fā)電（IGFC）”，以及與CO2分離回收相結(jié)合的低碳煤炭火力發(fā)電。

2012年度開始的第一階段的工作是在大崎電站內(nèi)建設(shè)了向煤氣化爐供應(yīng)氧氣，實(shí)施燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽渦輪聯(lián)合發(fā)電的吹氧IGCC的驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)備。設(shè)備于2015年度開始試運(yùn)轉(zhuǎn)，預(yù)定2017年3月正式投入驗(yàn)證運(yùn)轉(zhuǎn)。

2016年度開始的第二階段，將從煤炭火力系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益幾個(gè)方面，對(duì)吹氧IGCC與CO2分離回收設(shè)備組成的CO2分離回收型吹氧IGCC進(jìn)行驗(yàn)證。將研究CO2回收時(shí)發(fā)生能源損耗從而導(dǎo)致發(fā)電效率低下的課題。

第三階段的計(jì)劃是：在2018年啟動(dòng)加入了燃料電池的CO2分離回收型IGCC設(shè)備，即“CO2分離回收型IGFC”的驗(yàn)證試驗(yàn)。在這之后，將利用面向大型化和商用設(shè)備追加開發(fā)的技術(shù)，以及其他試驗(yàn)開發(fā)的燃?xì)廨啓C(jī)燃料電池聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的成果，在2025年左右應(yīng)用IGFC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)凈熱效率達(dá)到55%、單位CO2排放量減少到590 g/kWh左右（比目前降低約30%）的目標(biāo)。

來源：日經(jīng)BP社

中國學(xué)者世界首創(chuàng)新型雙離子電池技術(shù)

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院唐永炳研究員及其研究團(tuán)隊(duì)的最新成果新型高能量密度鋁-石墨雙離子電池技術(shù)，近日在國際能源材料頂級(jí)期刊《先進(jìn)能源材料》上發(fā)表后，上周又受到德國科學(xué)網(wǎng)“Wissenschaft aktuell”邀請(qǐng)報(bào)道，廣受業(yè)界好評(píng)。該技術(shù)若實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將對(duì)現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生重大影響。

低成本、高效的全新電池技術(shù)

目前便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、可再生能源系統(tǒng)等領(lǐng)域的主要能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備都是鋰離子電池，但是商用鋰離子電池的能量密度低、制造成本較高，且傳統(tǒng)鋰離子電池的電極材料含有毒金屬，電池廢棄后會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。特別是當(dāng)前新能源汽車用的動(dòng)力電池行業(yè)需求火爆，而動(dòng)力電池技術(shù)仍是攔在新能源汽車發(fā)展前的一大障礙。無論是鋰離子電池組驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，還是燃料電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，都面臨著成本和續(xù)航里程的挑戰(zhàn)。

而唐永炳團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的新型高能量密度鋁-石墨雙離子電池，是一種全新的高效、低成本儲(chǔ)能電池。這種新型電池對(duì)傳統(tǒng)鋰離子電池的正負(fù)極進(jìn)行了調(diào)整，用廉價(jià)且易得的石墨替代目前已批量應(yīng)用于鋰離子電池的鈷酸鋰、錳酸鋰、三元或磷酸鐵鋰作為電池的正極材料；采用鋁箔同時(shí)作為電池負(fù)極材料和負(fù)極集流體；電解液由常規(guī)鋰鹽和碳酸酯類有機(jī)溶劑組成。該電池工作原理有別于傳統(tǒng)鋰離子電池：充電過程中，正極石墨發(fā)生陰離子插層反應(yīng)，而鋁負(fù)極發(fā)生鋁-鋰合金化反應(yīng)，放電過程則相反。這種新型反應(yīng)機(jī)理不僅顯著提高了電池的工作電壓（3.8～4.6 V），同時(shí)大幅降低電池的質(zhì)量、體積及制造成本，從而全面提升了全電池的能量密度。

這種技術(shù)若能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，未來的手機(jī)可能會(huì)比現(xiàn)在再輕薄一半，同時(shí)我們的智能手機(jī)再也不需要頻繁充電了，更是解決了電動(dòng)汽車電池成本高昂以及續(xù)航里程短的關(guān)鍵問題。不過，目前該電池技術(shù)還有待優(yōu)化，比如需要進(jìn)一步提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性等。

將改變現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)格局

近年來，新能源汽車在政策的支持下風(fēng)靡全球，行業(yè)上游也在諸多利好下迎來爆發(fā)式發(fā)展，全球產(chǎn)量居前的龍頭電池廠紛紛在華設(shè)廠。雖然新能源汽車市場(chǎng)的持續(xù)繁榮帶動(dòng)了電池產(chǎn)業(yè)，但目前在技術(shù)上仍面臨著成本和續(xù)航里程挑戰(zhàn)。目前全球?qū)︿囯姷男枨笠悦磕?.7%的速度增長，其市場(chǎng)到2019年將達(dá)到1 200億美元（據(jù)美國弗里多尼亞集團(tuán)市場(chǎng)調(diào)查）。

根據(jù)機(jī)動(dòng)車整車出廠合格證統(tǒng)計(jì)，2015年12月，我國生產(chǎn)新能源汽車9.98萬輛，同比增長3倍。工信部部長苗圩在今年兩會(huì)上提出，新能源車從2009年的培育期，到現(xiàn)在開始進(jìn)入成長期。2015年產(chǎn)銷30多萬輛，比上年呈現(xiàn)高速增長的趨勢(shì)。

苗圩認(rèn)為目前新能源汽車發(fā)展遇到2個(gè)瓶頸。一是產(chǎn)品端，要集中攻克以動(dòng)力電池為代表的產(chǎn)品性能、可靠性、續(xù)航里程、壽命等難題；二是以應(yīng)用端為代表的充電設(shè)施建設(shè)，需要完善。苗圩表示，工信部對(duì)2個(gè)方面都已經(jīng)做了一些安排，地方政府也有積極作為，可以保證新能源汽車有進(jìn)一步發(fā)展。

目前，政府對(duì)于新能源汽車的支持主要集中在市場(chǎng)銷售的后端，在研發(fā)設(shè)計(jì)的前端投入比較少，這種“不平衡”會(huì)造成非常明顯的滯后效應(yīng)，這也是當(dāng)前電池技術(shù)發(fā)展跟不上市場(chǎng)銷量增長的主要內(nèi)因。該新型電池技術(shù)若能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有望改變現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)格局。

初步估算，500kg重量的鋁-石墨電池的續(xù)航里程可達(dá)到約550km，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅生產(chǎn)成本降低約40%～50%，同時(shí)能量密度提高至少1.3～2.0倍。

來源：中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)

突尼斯研發(fā)超高效無槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)

據(jù)英國《每日郵報(bào)》4月26日?qǐng)?bào)道，突尼斯的Saphon Energy公司開發(fā)了一種名為"Saphonian"的無槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其設(shè)計(jì)靈感來自古迦太基船只的船帆。

Saphon Energy表示，與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)更加輕便、安全和高效，其發(fā)電量是傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的2倍。該發(fā)電機(jī)造價(jià)低廉，對(duì)發(fā)展中國家尤其適用，比如可用于印度某些尚未建立電網(wǎng)的地區(qū)。

Saphon認(rèn)為，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比，相對(duì)較少數(shù)量的Saphonian就可以為整個(gè)村莊提供充足電力。Saphon Energy聯(lián)合主席表示：“我們計(jì)劃在印度開展一個(gè)50臺(tái)Saphonian的項(xiàng)目，每臺(tái)Saphonian可以發(fā)電20 kW，一個(gè)風(fēng)力發(fā)電廠就能生產(chǎn)1 MW電能。光是在南印度生產(chǎn)的這些電能，就能夠滿足1 000戶家庭的電力需求?！?/p>

信息來源：環(huán)球網(wǎng)

超級(jí)電容器電極材料突破“瓶頸”將推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

近日，南京理工大學(xué)夏暉教授團(tuán)隊(duì)成功合成了非晶FeOOH/石墨烯復(fù)合納米片，這種新型非晶材料將大幅降低超級(jí)電容器的成本，可極大地推動(dòng)其商業(yè)化。

一直以來，超級(jí)電容器電極材料的研究集中在納米晶材料上，但是納米晶材料的結(jié)構(gòu)很難擴(kuò)張或收縮的性質(zhì)限制了超級(jí)電容器的循環(huán)壽命和快速充放電性能。同時(shí)，納米晶材料的合成通常在高溫下進(jìn)行，大大提高了生產(chǎn)成本，并且工藝復(fù)雜，很難做到大量生產(chǎn)，極大地限制了超級(jí)電容器的廣泛推廣，目前僅少量應(yīng)用于電動(dòng)汽車中。

近幾年，科研人員開始嘗試把非晶材料用于超級(jí)電容器的電極材料。相比于結(jié)晶材料，非晶材料的合成溫度更低，因此大大降低了電極材料的合成成本。非晶材料結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定，體積可調(diào)控。然而，美中不足的是非晶材料較差的導(dǎo)電性以及較小的比表面積在一定程度上限制了超級(jí)電容性能進(jìn)一步提高。因此，研發(fā)低成本、可大量生產(chǎn)、高循環(huán)壽命以及可快速充放電的新型非晶材料是新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域的核心問題，同時(shí)也是世界超級(jí)電容器工業(yè)化生產(chǎn)的難題。

劉嘉琪和導(dǎo)師夏暉教授等人成功合成了非晶FeOOH/石墨烯復(fù)合納米片，其合成方法綠色環(huán)保、簡單易行。該復(fù)合電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的超級(jí)電容性能，具有高循環(huán)使用壽命，可快速充放電。

來源：科技日?qǐng)?bào)