能源與環(huán)保

我國(guó)二維鈣鈦礦太陽能電池研究取得進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與陜西師范大學(xué)的研究人員合作，在二維（2D）鈣鈦礦太陽能電池研究領(lǐng)域取得了新進(jìn)展，有助于推動(dòng)鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用。

與3D鈣鈦礦電池材料相比，2D有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料擁有可調(diào)的光電性能和優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性。但由于2D鈣鈦礦材料存在吸收系數(shù)低、電荷傳輸能力差和激子結(jié)合能大等問題，導(dǎo)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(dá)到了目前報(bào)道的2D鈣鈦礦太陽能電池器件的最高效率。研究人員發(fā)現(xiàn)，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(dòng)力學(xué)性能。同時(shí)，2D鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性得到了顯著提升，在30%濕度情況下，經(jīng)過1400h后，器件的效率仍然保持在89%。

(科 苑)

我國(guó)首個(gè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研制成功

由國(guó)家電力投資集團(tuán)公司所屬國(guó)核自儀系統(tǒng)工程有限公司牽頭實(shí)施的“CAP1400核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研制”課題在上海通過了國(guó)家能源局組織的驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際市場(chǎng)準(zhǔn)入資質(zhì)的核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研制成功。

在該課題的支持下，通過多年自主創(chuàng)新和攻關(guān)，國(guó)核自儀公司研制出了Nu系列核電站數(shù)字化儀控產(chǎn)品，技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，功能齊全，實(shí)現(xiàn)了核電站系統(tǒng)全覆蓋。Nu系列產(chǎn)品將全面應(yīng)用于CAP1400示范電站，后續(xù)將進(jìn)一步推廣應(yīng)用至國(guó)內(nèi)新建的CAP1000、CAP1400機(jī)組或其它堆型核電站，全面替代進(jìn)口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自主化目標(biāo)。Nu系列產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)滿足二代+、其它三代核電和未來四代核電技術(shù)的應(yīng)用要求，也適用于釷基熔鹽堆、小型模塊化堆、海上核動(dòng)力平臺(tái)等其它核動(dòng)力裝置，還可跨領(lǐng)域在重型燃汽輪機(jī)、大型火電機(jī)組、智能電網(wǎng)、風(fēng)電等其它高端工控領(lǐng)域應(yīng)用。

(國(guó)資委)

采用國(guó)產(chǎn)智能模塊的燃料電池多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)研制成功

由浙江大學(xué)聯(lián)合廈門科華恒盛股份有限公司、嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體有限公司等單位共同完成的“采用國(guó)產(chǎn)智能模塊的儲(chǔ)能系統(tǒng)電力電子關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目在絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）智能模塊和儲(chǔ)能系統(tǒng)電力電子關(guān)鍵技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，突破了IGBT智能模塊設(shè)計(jì)、控制驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、工藝及試驗(yàn)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，攻克了多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子關(guān)鍵技術(shù)，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先。

該項(xiàng)目成功研制了1.2kV、1.7kV IGBT智能功率模塊系列，開發(fā)出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能IGBT智能功率模塊設(shè)計(jì)方法，攻克了半導(dǎo)體功率芯片高性能布局技術(shù)等難題?；谘兄频膰?guó)產(chǎn)智能功率模塊，面向長(zhǎng)備用、安全可靠、高效率的防災(zāi)供電，該項(xiàng)目開發(fā)了多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括電力電子功率變換架構(gòu)方案、多能源協(xié)同控制、容錯(cuò)技術(shù)等。在福建漳州工業(yè)園，該項(xiàng)目建立了世界首個(gè)包含燃料電池、天燃?xì)?、電力等多種能源的面向重大工程的應(yīng)急電源應(yīng)用示范系統(tǒng)。

該項(xiàng)目的實(shí)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(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子核心技術(shù)。目前，智能IGBT功率模塊關(guān)鍵技術(shù)已反哺于各種功率模塊的產(chǎn)品，并應(yīng)用于工業(yè)變頻調(diào)速、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)、光伏逆變器和數(shù)據(jù)中心電源等。面向重大工程的多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)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(tǒng)。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大容量電力電子核心元件的國(guó)產(chǎn)化，并實(shí)現(xiàn)了面向重大工程的多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子核心技術(shù)引領(lǐng)，對(duì)我國(guó)信息安全、中國(guó)制造2025、國(guó)防建設(shè)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(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究人員在高負(fù)載量柔性自支撐電極研究方面取得了新進(jìn)展：首次將零維納米顆粒應(yīng)用于柔性電極的制備，并制備出了高負(fù)載量、外形可控、適合規(guī)?；a(chǎn)的高性能自支撐柔性電極。

納米級(jí)活性物質(zhì)顆粒因其比表面積大、離子/電子傳輸路徑短，在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。但隨著電極負(fù)載量的增加，納米顆粒易從電極中脫落，限制了其在柔性儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用。

研究人員在此前研發(fā)的“相轉(zhuǎn)化”柔性電極制備方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了柔性自支撐電極規(guī)?；苽浼夹g(shù)，克服了抽濾法和模板法等傳統(tǒng)方法僅能采用一維和二維活性物質(zhì)制備電極的缺陷。所制備的柔性鋰硫電池正極的活性物質(zhì)負(fù)載量達(dá)24mg/cm2，電極首圈循環(huán)面容量達(dá)到27.1mAh/cm2，100圈循環(huán)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(zhì)負(fù)載量達(dá)到17mg/cm2，在1C倍率下穩(wěn)定循環(huán)100圈，放電比容量穩(wěn)定在120mAh/g；在5C倍率下，容量仍可維持在94mAh/g。

該項(xiàng)研究拓寬了高負(fù)載量柔性電極材料的選擇范圍，為高性能柔性電化學(xué)儲(chǔ)能器件的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

(科 苑)

美國(guó)特拉華大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種簡(jiǎn)便、高效、生產(chǎn)成本較低的新技術(shù)，可將植物廢料中的木質(zhì)纖維素分解成糖，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成生物燃料。

美國(guó)新技術(shù)可低成本用植物廢料制取生物燃料

木質(zhì)纖維素是一種豐富、廉價(jià)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(xiàn)有技術(shù)通常要先用高溫高壓或強(qiáng)酸強(qiáng)堿進(jìn)行預(yù)處理，再用昂貴的催化劑進(jìn)行分解，制取的生物燃料成本高昂。

特拉華大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種特殊的催化劑，其主要成分是含銥元素的濃縮無機(jī)鹽溶液，以錸元素的氧化物來增強(qiáng)活性。木質(zhì)材料被溶液浸泡后會(huì)膨脹，變得容易分解。該催化劑的獨(dú)特性質(zhì)使其可以直接分解木質(zhì)纖維素，而無需預(yù)處理，對(duì)溫度的要求也較低。此外，木質(zhì)纖維素分解成糖后，可在同一容器內(nèi)進(jìn)行脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成生物燃料的關(guān)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(shù)，木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化率理論上可達(dá)95%，反應(yīng)溫度僅85℃，時(shí)間短至1h，且能量和水的消耗量較少。

(新 華)

美國(guó)研發(fā)新型“天空吸熱”冷卻系統(tǒng)

美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員研發(fā)出一種新型冷卻系統(tǒng)，能夠?qū)⑺鋮s至低于環(huán)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(dá)20%左右。

空調(diào)耗能占建筑能源消耗的一大部分。大多數(shù)建筑系統(tǒng)利用冷凝系統(tǒng)為流動(dòng)的空氣降溫，不但消耗大量電力，還會(huì)提高區(qū)域環(huán)境的溫度。找到降低空調(diào)系統(tǒng)耗電量的方法能夠節(jié)約開支、減少溫室氣體排放和削弱建筑對(duì)當(dāng)?shù)匦夂虻挠绊?。斯坦福大學(xué)的研究人員研發(fā)的新型冷卻系統(tǒng)利用天空吸收熱量，通過天空輻射冷卻機(jī)制，直接向大氣層和外太空發(fā)射紅外線輻射，從而實(shí)現(xiàn)降溫。除了排氣系統(tǒng)需要消耗能量外，該系統(tǒng)無需其它能源。該系統(tǒng)采用了特別設(shè)計(jì)的控制板，通過控制板抽取液體（如水等），使一幢建筑樓頂?shù)臏囟认陆盗?℃～5℃。然后，研究人員將這個(gè)控制板與常用空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合，并為該控制板的運(yùn)行建模。研究人員表示，如果在拉斯維加斯的一幢兩層商業(yè)建筑中使用該系統(tǒng)來吸收蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)冷凝器所產(chǎn)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(jìn)一步測(cè)試，以分析該技術(shù)的商業(yè)前景并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

(KJ.0905)