能源與環保

能源與環保

澳大利亞刷新太陽能光氣轉化率新紀錄

澳大利亞國立大學的科學家將太陽能光氣轉換率提高到了97％，創造了世界太陽能光氣轉化率的新紀錄，可使太陽能熱發電的成本降低10％，并實現夜間供電。

與光電太陽能板將光能直接轉化為電力不同，澳大利亞國立大學的科學家開發的聚焦式太陽能發電（CSP）系統將太陽光反射到一個小型接收器上，當接收器變熱后，里面貯存的水轉化為水蒸氣，推動渦輪機發電。這些熱能被存儲在熔融鹽內，取代了傳統方式使用的昂貴電池，即使在沒有陽光的情況下，水仍然能夠持續轉化為水蒸氣，產生電能。該系統采用凹面反射鏡，聚光器面積達500m2，可將陽光反射至焦點處的一個接收器上。該接收器采用“禮帽”式外形設計，下面寬上面窄，可減少光氣

轉換過程中的熱損失，使轉化率達到97％。鏡面反射而來的光線聚焦在接收器周圍的注水管道上，可將水加熱至500℃，轉化成水蒸氣。為減少熱量損失，高溫水蒸氣將被“鎖定”在接收器上層，即使發生熱量流失，也能傳導到下層注水管道中，從而提高了轉化率。

目前，澳大利亞國立大學的科學家正在研究進一步降低該發電方式的電力成本的方法。

（威鋒）

北京大學高溫壓電振動能量回收研究獲重要進展

北京大學工學院材料科學與工程系的研究人員在高溫壓電振動能量回收研究方面取得重要進展，研制出了高溫環境下基于壓電原理的振動能量回收器件，有望應用于高溫環境中速度、加速度傳感，以及無線傳感系統的能量自供給。

據了解，隨著無線傳感器網絡的發展，高溫環境中的傳感器能量自供給問題日益成為發動機、內燃機、核能等設備重要部位自檢測、傳感與通訊亟需解決的科學和技術問題。研究人員研制了一種居里溫度高達450℃的鈧酸鉍-鈦酸鉛（BiScO3-PbTiO3）基改性壓電陶瓷，提高了器件在高溫環境下的穩定性，而傳統壓電陶瓷的居里溫度僅為200℃～350℃。在此基礎上，研究人員設計了一種新型能量回收器件，旨在回收高溫環境中的振動能量。研究人員發現：在給定的外界振動激勵下，由于壓電陶瓷材料的電疇活性在高溫下被強化，壓電性能顯著增強，該新型能量回收器件在高溫下（150℃～200℃）的功率輸出比在室溫下高1倍。目前，在1g加速度的激勵下，該能量回收器件可產生數十微瓦的功率輸出，通過材料和器件結構改進，今后有望實現毫瓦級的功率輸出。

（北大）

“穩態置換流技術”通過成果鑒定

由石家莊奧祥醫藥工程有限公司開發的“穩態置換流技術”通過了中國環境科學學會組織的成果鑒定，達到國際領先水平。

據介紹，“穩態置換流技術”運用流體輸運通量理論，通過降低流體湍渦的動量及能量損失，提高細顆粒物濾除效率，克服了常規“亂流”“稀釋”設計原理的不足；通過“靜壓箱式管道送風末端系統”將“靜壓箱”和“微孔板出流”進行了科學組合，提出了“多元重構”設計理念，在空氣潔凈送風領域具有開創性意義。工程實踐表明，該技術實現了用盡可能少的“潔凈”空氣置換“污濁”空氣的目的。在同等進風量的情況下，該技術的出風口風速較低且穩定、均勻，不僅縮短了空氣的自凈時間，而且節能效果顯著。

該技術采用靜壓箱式風道系統，省去了風量調節閥，可使初期投資和運轉費用各降低30％以上。與常規設計送風方式相比，在相同工況下，采用該技術的空調系統能耗降低28％～40％，平均節能31％。該技術可廣泛應用于藥廠、食品廠、電子廠、醫院、家居、學校、體育館等場所，用于去除室內的PM2.5及揮發性有機物。專家建議，該技術要盡快形成定型產品，加快產業化步伐，擴大應用范圍。

（W.KX）

麻省理工學院開發出新型封閉式鋰空氣電池

美國麻省理工學院的研究人員設計出一款新型鋰空氣電池，有望研制出適用于電子產品及電動汽車等產品的低成本、高效能電池。

與傳統電池的密閉設計相比，鋰空氣電池具有開放性特點，存在復雜、低效，以及壽命短等缺陷。研究人員通過開發一種更實用的新型鋰空氣電池陰極設計，成功規避了這些缺陷。該新型鋰空氣電池采用封閉設計，氧保持全時固態的形式，固態氧攜帶鋰離子時形成一種類似于玻璃的材質，這些分子被依次包裹進氧化鈷基質中形成納米鋰氧。在這種形態下，氧化鋰、過氧化鋰，以及超氧化鋰的轉換完全以固態形式進行。采用該新型設計，鋰空氣電池的電壓損耗從1.2V降低為0.24V，僅有8％的電能被轉換成了熱量。

實驗結果表明，該新型鋰空氣電池的充電速度更快，發熱較少，充放電過程中氧均以固態形式存在，消除了安全隱患，提高了能源效率，延長了電池壽命。

（W.XCL）

GE中國研發中心成功開發飲用水AL高通量反滲透膜

通用電氣（中國）研究開發中心膜與表面技術實驗室的研究人員開發出一款AL高通量反滲透膜。該高通量反滲透膜專為滿足飲用水市場需求開發，具備大流量和高品質出水等特點，可使凈水速度更快、凈水過程更節能，預計將于2016年底投放市場。

凈水器中的膜組件是水質安全的重要保障，但傳統反滲透凈水技

術將出水儲存在水箱內，時間長了就會滋生細菌，除去水箱又會產生流量不足等問題。GE中國研發中心開發的AL高通量反滲透膜則打破了這一兩難困境。研究人員對反滲透膜的配方進行了改進，提高了膜的親水性和離子強度，可保證反滲透膜在高通量時仍具有同等的截鹽率，比目前家用反滲透膜的通量提高約30％。（KX.0830）

世界電壓等級最高、容量最大的柔性直流輸電工程投運

8月29日，云南電網與南方電網主網魯西背靠背直流異步聯網工程柔性直流單元建成并投運。據稱，該工程為世界電壓等級最高、容量最大的柔性直流輸電工程。

該工程在世界上首次采用大容量柔性直流與常規直流組合模式，將云南電網與南方電網主網相連的3條500kV交流線路通過交流變直流、再從直流變交流，實現云南電網與南方電網主網全部異步聯網。中國科學院電工研究所和中國西電集團公司負責廣西側±350kV/1000MW換流閥及其控制保護系統的研發，換流器采用模塊化多電平換流器拓撲，由2800多個功率模塊

（5600多只電力電子開關器件）和其它部件構成，是目前世界上電路拓撲結構最復雜的單臺電力電子換流裝置。工程投運后，可有效化解交直流功率轉移引起的電網安全問題，避免大面積停電風險，有效提高云南水電外送能力，實現豐水期富余電力電量合理消納。

（KX.0831）

我國實施首例商用核電站乏燃料水池改造

7月29日，由中國核工業集團公司核動力研究設計院負責實施的大亞灣1號機組乏燃料水池高密度格架升級改造（簡稱“乏池密集貯存改造”）項目兩臺高密格架安裝到位，項目第一階段順利完成，標志著我國已經掌握了核電站乏池密集化改造技術全周期（設計、制造、現場實施）管理技術，并成功實施了首例商用核電站乏燃料水池改造。

據悉，乏燃料水池是核電站存儲乏燃料元件的場所，其容量直接關系著核電站的持續運營能力。乏池密集貯存改造的主要任務是將低密度的格架升級為高密度格架，在空間不變的情況下擴大存儲容量，技術難度極高。根據大亞灣核電站的實際情況，乏池密集貯存改造是大亞灣1號核電機組乏燃料管理最合理的解決方法。

（中核）

可同時采集光能和機械能的復合能源衣研制成功

中國科學院北京納米能源與系統研究所、美國佐治亞理工學院與重慶大學的研究人員合作，受到飛梭織布技術的啟發，突破了電極微納界面應力控制技術難題，將新型高分子纖維基太陽能電池與纖維摩擦納米發電機共同編織起來，形成了一種單層、輕質、透氣、廉價的新型全固態智能可穿戴織物。該織物不僅可以采集太陽光能，還可以將人體運動引起的織物內部纖維機械摩擦轉化成電能，驅動隨身電子設備不間斷地工作。

研究人員采用飛梭織布技術，可在320μm厚的單層織物中，將太陽能織物模塊與納米發電機模塊按照不同的電氣輸出要求進行各種復雜的串并聯，并根據需求集成到人體衣物的不同部位。據悉，該能源織物在幾百歐姆到幾兆歐姆的阻抗范圍內均能實現較為平穩的功率輸出，大幅提高了織物作為電源的適配能力。研究人員還系統地研究了平紋、斜紋、緞紋、混合紋路等不同織物結構對織物器件電學輸出的影響，并通過與彩色絲線共紡，實現了不同顏色、不同外觀花紋的實用型能源織物。基于這種能源織物，一系列自供電衣服、窗簾、帳篷等日常生活中常用的布料物品都可實現自供電功能。

實驗結果表明，長5cm、寬4cm的單層織物在戶外陽光及機械運動的共同驅動下，不僅可為電子表、手機等設備持續提供電能，還可以驅動電解水等電化學反應。該新型能源織物可實現大規模生產，進一步降低織物的造價，在可穿戴電子、人體健康、能源、軍事等領域應用前景廣闊。

（KX.0914）

印度研發“太陽能樹” 實現全方位太陽能發電

印度新德里科學與工業研究委員會的研究人員研發了一種“太陽能樹”，能夠有效利用土地面積，顯著提高太陽能面板對太陽光線的利用率，對于實現太陽能推廣與緊缺用地之間的平衡具有重要意義。

這種“太陽能樹”是由鋼鐵做成的樹狀結構，太陽能電池板安裝在“樹”的不同高度，可接收不同方向的太陽光線。“樹”的最上面還可安裝灑水裝置，用于清洗太陽能面板。據研究人員介紹，目前，與屋頂太陽能或太陽能發電廠相比，“太陽能樹”具有可充分利用土地面積、發電效率更高兩項優勢。其占地僅約1.3m2，相同發電量所需占地面積僅為屋頂太陽能面板面積的1％。此外，由于“太陽能樹”可將太陽能電池板安置在不同太陽朝向，因此，與屋頂太陽能相比，能夠多接收10％～15％的太陽光線。未來，這種“太陽能樹”還能根據太陽的位置，每天自動調整太陽能面板的方向2次，使其發電量在原有基礎上再提升10％。

目前，研究人員正在與相關企業進行洽談，以推進該項技術的規模化和產業化發展。

（W.GF）

我國鉛基堆冷卻劑技術取得重大突破

中國科學院核能安全技術研究所先進核能研究團隊（FDS團隊）牽頭承擔的“麒麟一號”中國鉛基快中子反應堆研發工作取得重大突破：鉛基堆冷卻劑技術綜合實驗回路的實驗能力和運行參數達到國際領先水平，突破了氧測量與控制等多項關鍵技術，打破了國際壟斷，實現了核心技術自主化，對促進我國第四代核能鉛基反應堆的工程化具有重要意義。

鉛基堆憑借鉛基材料優良的中子物理和熱物理特性，以及穩定的化學性質，被認為是有望率先實現工業示范和商業應用的第四代核裂變反應堆。冷卻劑作為熱量轉換與傳輸的載體，是核反應堆的“血液”，掌握相關技術是反應堆工程實施的前提和基礎。中科院核能安全技術研究所經過20多年的技術攻關，在鉛基堆創新設計理論與方法體系、關鍵設備研制與工程驗證、安全與許可證技術，以及小型鉛基堆產業化等方面實現了突破，為我國鉛基堆商業化示范應用奠定了堅實的科學與技術基礎。

（新華）