能源與環(huán)保

能源與環(huán)保

美國(guó)新型3D太陽(yáng)能電池將進(jìn)行太空測(cè)試

美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員開發(fā)的新型三維（3D）太陽(yáng)能電池已發(fā)射至國(guó)際空間站，即將進(jìn)行首次太空測(cè)試。

據(jù)悉，該新型3D太陽(yáng)能電池包含4種18個(gè)光伏組件，即基于傳統(tǒng)碲化鎘的3D電池、基于銅-鋅-錫-硫（CZTS）材料的3D電池、傳統(tǒng)平面太陽(yáng)能電池，以及基于CZTS的平面太陽(yáng)能電池。該新型3D太陽(yáng)能電池采用涂覆有光吸收劑的微型碳納米管制造，能夠從任意角度捕獲太陽(yáng)光，無需對(duì)光裝置。其已于7月18日送至國(guó)際空間站，將安裝在國(guó)際空間站的外側(cè)，研究電池的性能及其承受國(guó)際空間站外嚴(yán)酷太空環(huán)境的能力。例如，研究人員將測(cè)試該新型3D太陽(yáng)能電池的捕光性能，以及溫度等太空環(huán)境因素對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響。此外，研究人員還將對(duì)新型低成本CZTS太陽(yáng)能電池光吸收劑進(jìn)行研究。（光伏）

日本將開發(fā)光伏安全技術(shù)及電池板再利用技術(shù)

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）將在光伏發(fā)電相關(guān)項(xiàng)目中新增5項(xiàng)開發(fā)課題，計(jì)劃于2016～2018年度實(shí)施。所開發(fā)的技術(shù)將有助于提高大量導(dǎo)入光伏發(fā)電時(shí)的長(zhǎng)期可靠性，有利于構(gòu)建可持續(xù)性、循環(huán)性經(jīng)濟(jì)體系。

其中，“光伏發(fā)電設(shè)備的安全化相關(guān)實(shí)證試驗(yàn)及研究”、“在考慮抗風(fēng)安全性及水災(zāi)時(shí)防觸電的基礎(chǔ)上開發(fā)合理的設(shè)計(jì)方法”、“光伏發(fā)電系統(tǒng)受災(zāi)情況的掌握及防火災(zāi)觸電技術(shù)的開發(fā)”等3項(xiàng)“保障設(shè)計(jì)與維護(hù)管理安全”方面的課題將通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、電氣安全性進(jìn)行調(diào)查、研究和實(shí)證實(shí)驗(yàn)，編制用于保障安全的設(shè)計(jì)指南。特別是，“在考慮抗風(fēng)安全性及水災(zāi)時(shí)防觸電的基礎(chǔ)上開發(fā)合理的設(shè)計(jì)方法”課題將對(duì)地樁基礎(chǔ)的支撐力及架臺(tái)的抗風(fēng)壓性能進(jìn)行研究，并編制設(shè)計(jì)指南及安全手冊(cè)。

“現(xiàn)場(chǎng)再利用模塊分類技術(shù)的開發(fā)”、“廢舊太陽(yáng)能電池模塊低成本修復(fù)技術(shù)的開發(fā)”等2項(xiàng)“廢舊太陽(yáng)能電池板再利用技術(shù)”方面的課題將開發(fā)廢舊太陽(yáng)能電池板低成本再利用處理技術(shù)，以及廢舊發(fā)電系統(tǒng)回收、運(yùn)輸、分類、修復(fù)等技術(shù)。其中，“現(xiàn)場(chǎng)再利用模塊分類技術(shù)的開發(fā)”課題將開發(fā)可在分解太陽(yáng)能電池板現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速高精度分類的技術(shù)，以及簡(jiǎn)便的電氣安全性判定技術(shù)等，并將配備到名為“移動(dòng)式PV實(shí)驗(yàn)室”的卡車上，可在分解現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電池板進(jìn)行分類，有助于降低電池板的運(yùn)輸和包裝成本，縮短分類所需時(shí)間。（W.RJ）

淄博國(guó)利新電源科技有限公司在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的稀土新電源——電容型鎳氫動(dòng)力電池在純電動(dòng)公交車領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)現(xiàn)重大突破，百余輛公交車已安全運(yùn)行上萬千米，為引領(lǐng)純電動(dòng)車快速發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為我國(guó)大面積推廣電容型鎳氫動(dòng)力電池純電動(dòng)車奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

電容型鎳氫動(dòng)力電池在純電動(dòng)公交車上的應(yīng)用獲突破

該電容型鎳氫動(dòng)力電池采用稀土新材料，通過工藝和設(shè)備創(chuàng)新，以非對(duì)稱的結(jié)合方式，集鎳氫動(dòng)力電池和超級(jí)電容器優(yōu)勢(shì)于一身，成功破解了原純電動(dòng)公交車動(dòng)力電池存在的壽命短、安全性差、穩(wěn)定性低、溫差影響大、不能快速充電等技術(shù)瓶頸，結(jié)束了長(zhǎng)期困擾我國(guó)北方冬季純電動(dòng)公交車因寒冷無法正常運(yùn)行的狀況。第三方檢測(cè)結(jié)果顯示，該電池在擠壓、針刺、短路、加熱、振動(dòng)等情況下，不會(huì)燃燒和爆炸，安全可靠，充放電3000次容量?jī)H衰減2%。首次配載該電池上線的首輛12m純電動(dòng)公交車已歷經(jīng)冬天最低氣溫-23℃、夏天最高溫度42℃、連續(xù)5個(gè)寒暑的考驗(yàn)，安全運(yùn)行21萬千米，目前電池充放電效率仍在94%以上。

此外，該公司還研究出了“慢充快補(bǔ)”直接充電模式，可滿足公交車每天5個(gè)往返、總里程200km的用電需求。（W.KJ）

美國(guó)研制出可自毀的新型瞬態(tài)電池

美國(guó)愛荷華州立大學(xué)的研究人員研制出一種能夠自毀的新型實(shí)用瞬態(tài)電池，在熱或液體的作用下能夠溶解，其自毀速度在原有基礎(chǔ)上獲得了大幅提升，這一突破使研發(fā)自毀型電子器件成為可能。

該新型瞬態(tài)電池是一種鋰離子電池，通過將電子元器件印制在單層可降解高分子復(fù)合材料上制成，長(zhǎng)5mm，寬6mm，厚1mm，由陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)隔膜，以及以聚乙烯醇為基體的聚合物外殼等組成，類似于普通的商業(yè)電池。其可提供2.5V的電壓，能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)桌面計(jì)算器運(yùn)行15min。將其投入水中，其聚合物外殼就會(huì)膨脹，電極將會(huì)破裂，從而發(fā)生溶解，整個(gè)過程約需30min。但該新型瞬態(tài)電池并不能完全消失，其中的納米顆粒不會(huì)溶解，會(huì)隨著電極的破裂分散開來。

據(jù)悉，目前已經(jīng)研發(fā)的瞬態(tài)電池在供電能力、穩(wěn)定性和存儲(chǔ)時(shí)間等方面存在不足，自毀速度也很慢。該新型瞬態(tài)電池的電壓是其它瞬態(tài)電池的2倍多，自毀速度比此前的自毀型電池快近1000倍。該新型瞬態(tài)電池可用于軍事保密領(lǐng)域，也可用于環(huán)境監(jiān)控裝置，還有望應(yīng)用于解決電子產(chǎn)品垃圾處理問題。這是世界上首次獲得的具有實(shí)用意義的瞬態(tài)電池。研究人員稱，該新型瞬態(tài)電池仍面臨著電壓低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等難題，更大尺寸的電池能夠提供更多電量，但自毀時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，可采用多個(gè)小電池組合的方式獲得更多的電量。（中新）

我國(guó)開發(fā)核電站“神經(jīng)中樞”獲國(guó)際通行證

由中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司旗下北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司開發(fā)的擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核級(jí)數(shù)字化儀控系統(tǒng)（DCS）——和睦系統(tǒng)已收到國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）簽發(fā)的獨(dú)立工程審評(píng)（IERICS）報(bào)告，標(biāo)志著我國(guó)自主制造的核電站“神經(jīng)中樞”獲得了國(guó)際市場(chǎng)通行證。

核級(jí)DCS是核電站的“神經(jīng)中樞”，控制著核電站260多個(gè)系統(tǒng)、近萬臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行和各類工況處理過程，關(guān)系核電安全，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)、研發(fā)投入大、鑒定要求高，長(zhǎng)期以來被少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷。中廣核于2007年正式啟動(dòng)核級(jí)DCS系統(tǒng)的研發(fā)；2010年10月，發(fā)布了核級(jí)DCS產(chǎn)品——和睦系統(tǒng)；2011～2015年，和睦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。至此，我國(guó)成為繼美國(guó)、法國(guó)、日本之后，第四個(gè)掌握核級(jí)DCS技術(shù)的國(guó)家。目前，和睦系統(tǒng)已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)在役核電機(jī)組的改造和新核電機(jī)組的建設(shè)中，如陽(yáng)江核電站5、6號(hào)機(jī)組等，實(shí)現(xiàn)了從二代核電到四代核電的應(yīng)用覆蓋。據(jù)測(cè)算，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，和睦系統(tǒng)在技術(shù)水平相當(dāng)?shù)那闆r下，可使每臺(tái)核電機(jī)組的工程造價(jià)降低約3億元。（KJ.0715）

由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“高比能量、大容量鋰硫二次電池及電池組”在北京通過了由中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。該項(xiàng)目技術(shù)總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中，能量密度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

最近，研究人員又在鋰硫電池的實(shí)用化方面取得了重要進(jìn)展，研制出了我國(guó)首套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的12kWh鋰硫電池—光伏電池聯(lián)合示范系統(tǒng)，并成功投入運(yùn)行，為實(shí)現(xiàn)鋰硫電池在儲(chǔ)能電站、車用動(dòng)力電源等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

我國(guó)鋰硫電池自主研制及實(shí)用化獲進(jìn)展

研究人員攻克了一系列鋰硫電池工程技術(shù)難題，研制出了高性能電池關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件，開發(fā)出了大容量鋰硫電池及電池組技術(shù)。第三方檢測(cè)報(bào)告顯示，該研究所研制的35Ah電池的比能量達(dá)到566Wh/kg（25℃測(cè)量），39Ah電池的比能量達(dá)到616Wh/kg（50℃測(cè)量），1kWh鋰硫電池組的比能量達(dá)到332Wh/kg，是迄今世界上比能量最高的鋰硫電池和電池組。同時(shí)，該研究所研制的大容量鋰硫電池已通過了采用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的第三方安全性能測(cè)試。（經(jīng)濟(jì)）

蘭州化物所新型超級(jí)電容器構(gòu)筑取得系列進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所的研究人員構(gòu)筑了一系列高性能新型超級(jí)電容器，包括非對(duì)稱微型電容器和高溫柔性電容器等，并以形狀記憶合金作為集流體，構(gòu)筑了表帶狀智能超級(jí)電容器。

研究人員通過電化學(xué)沉積方法在叉指金電極上制備了以石墨烯量子點(diǎn)為負(fù)極、MnO2為正極的非對(duì)稱全固態(tài)微型超級(jí)電容器，通過優(yōu)化固態(tài)電解質(zhì)組分實(shí)現(xiàn)了器件的高掃速（2000V/s）和小弛豫時(shí)間常數(shù)（τ0=206.9ms）。以導(dǎo)電炭布作為集流體，利用γ-FeOOH在特定離子液體中具有優(yōu)異的贗電容行為和離子液體凝膠電解質(zhì)本身熱穩(wěn)定性好、不可燃、化學(xué)惰性和寬電壓窗口等特點(diǎn)，研究人員構(gòu)筑了多孔炭//γ-FeOOH非對(duì)稱全固態(tài)柔性超級(jí)電容器。測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境溫度升高至200℃時(shí)，該器件的體積能量密度可達(dá)1.44mWh/cm3；180℃彎折測(cè)試結(jié)果表明，該器件具有穩(wěn)定的電化學(xué)儲(chǔ)能特性。

此外，研究人員還提出了一種將表帶與儲(chǔ)能器件集成為一體的策略，設(shè)計(jì)并制備了表帶型智能柔性超級(jí)電容器。研究人員以石墨烯涂布的鈦鎳合金片為負(fù)極，采用兩步電化學(xué)沉積方法制備的柔性自支撐MnO2/Ni薄片為正極，分別使用水系和離子液體凝膠電解質(zhì)作為電解質(zhì)隔膜，組裝得到了固態(tài)柔性超級(jí)電容器。彎曲測(cè)試結(jié)果表明，該器件具有優(yōu)異的機(jī)械和電化學(xué)穩(wěn)定性。由于以鈦鎳合金作為集流體，該器件具有形狀記憶能力，將其與電子表組合在一起，不僅能夠?yàn)槭直硖峁┠芰?，還能在接觸人體時(shí)自動(dòng)“戴”在手腕上。此外，即使表帶直接接觸皮膚，其優(yōu)異的生物相容性也不會(huì)對(duì)人體造成傷害。（科苑）

歐洲研究發(fā)現(xiàn)高效能太陽(yáng)能電池材料

英國(guó)劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)，以及荷蘭物質(zhì)基礎(chǔ)研究所的研究人員最新研究發(fā)現(xiàn)了一組可以循環(huán)光粒子的混合鉛鹵化物鈣鈦礦材料，開啟了最大化太陽(yáng)能電池效率之門，將進(jìn)一步推進(jìn)新一代高效能太陽(yáng)能電池的低成本化。

混合鉛鹵化物鈣鈦礦是一種特殊的合成材料，對(duì)太陽(yáng)能領(lǐng)域的發(fā)展具有重要影響，研究人員目前已對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，一旦能夠便宜又簡(jiǎn)單地制造這種材料，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有望達(dá)到目前晶硅太陽(yáng)能電池的能源效率。采用這種混合鉛鹵化物鈣鈦礦材料制成的太陽(yáng)能電池通過吸收太陽(yáng)光子充電，而當(dāng)電荷重組時(shí)，其又能產(chǎn)生光子，這些再生的光子還可再次被吸收，即光子循環(huán)過程。光子循環(huán)過程能夠相對(duì)容易地使電池突破太陽(yáng)能電池板的能源效率極限。

據(jù)稱，這種混合鉛鹵化物鈣鈦礦材料不僅可用于研發(fā)太陽(yáng)能電池，還可用于LED的研發(fā)。

（科技部）

由天津大學(xué)、哈爾濱遠(yuǎn)方新能源汽車動(dòng)力電池有限責(zé)任公司、黑龍江遠(yuǎn)方新能源科技開發(fā)有限公司共同完成的方形軟包裝5Ah磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池制備技術(shù)和科技成果在北京通過鑒定。與目前使用的常規(guī)電池相比，該電池容量大、安全性好、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，尤其是在低溫條件下性能優(yōu)良。

我國(guó)企業(yè)開發(fā)出高穩(wěn)定磷酸釩鋰電池

該電池采用安全性能高、壽命長(zhǎng)的磷酸釩鋰作為正極材料。在模仿極端撞擊的針刺短路試驗(yàn)中，該電池沒有爆炸或燃燒，僅排放出電解液受熱后汽化造成的輕微白煙，試驗(yàn)后電池保持完整，顯示出優(yōu)良的安全性。此外，檢測(cè)結(jié)果表明，該電池在-30℃下，放電量高達(dá)荷電量的81%，是目前同類產(chǎn)品中低溫性能最好的鋰離子電池；在55℃條件下，其放電量高達(dá)荷電量的93%，高溫放電性能優(yōu)異。

據(jù)悉，該電池相關(guān)技術(shù)已獲得國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)，特別適合在我國(guó)北方寒冷地區(qū)冬季戶外各類化學(xué)電源中使用，目前已在冷庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)車上得到初步應(yīng)用。（KJ.0716）