能源與環保

德國測試CONTISOL太陽能反應堆概念

德國宇航中心的研究人員測試了一種太陽能反應堆新概念——CONTISOL。該概念包含熱能儲存系統，因而可實現日夜運行。

據悉，太陽可提供幾乎無限量的能量，聚光太陽能熱發電系統能夠從太陽獲取熱量，通常由一系列反射太陽光的中央塔上接收器組成，使用熱來觸發熱化學反應，使水蒸汽分解產生氫氣。但是，其在夜間必須關閉或利用儲存的其它能源運行。

CONTISOL概念旨在解決這一問題。白天，陽光加熱兩個充滿從外部吸入空氣的腔室，一個腔室中的空氣被輸送到反應器中以觸發熱化學反應產生氫氣，而另一個腔室存儲能量。夜晚，該系統可將熱空氣從儲存室中吸出，繼續在反應堆中使用。為了測試該系統，研究人員在模擬太陽的熱量下建立了一個小型原型，在850℃的溫度和5kW的功率下實現了運行。

(W.CB)

韓國成功研發出高性能石墨烯球電池

韓國三星電子綜合技術院的研究人員利用石墨烯成功開發出了新型電池材料——石墨烯球。采用其制造的電池充電容量比現有鋰離子電池高45%，充電速度提高約5倍。

此前，三星電子綜合技術院、三星SDI、首爾大學聯合研發出了利用二氧化硅大量提取石墨烯的技術。采用該技術提取的石墨烯在顯微鏡下呈現類似于爆米花的三維立體形態，因此被稱為“石墨烯球”。研究人員將石墨烯球作為鋰電池正極保護膜和負極材料，提升了電池的充電容量、縮短了充電時間、提高了高溫穩定性。目前，智能手機電池即使采用高速充電技術仍需1h才能充滿，但石墨烯球電池僅需12min即可充滿。另外，該電池升溫至60℃仍可保持穩定性，因此也適用于電動汽車。該技術有望在5年內實現石墨烯球鋰電子電池產品的商用化。

(科技部)

韓國發明轉化效率逾19%的鈣鈦礦太陽能電池

韓國全南大學的研究人員采用聯合沉淀法研發出一種獨特的鈣鈦礦層，適用于鈣鈦礦太陽能電池。該鈣鈦礦太陽能電池在初步測試中的轉化效率為19.1%，使用5個月之后轉化效率僅退化了1/5。

該鈣鈦礦太陽能電池以鹵化鉛為光吸收劑，以納米多孔氧化鎳為空穴傳輸材料（HTL），以甲胺碘化鉛和甲基溴化鉛為鈣鈦礦層，采用一層有機/無機氧化鋅化合物電子傳輸層（ETL）來防止鈣鈦礦層暴露在空氣中，從而避免電池退化。研究人員采用簡單方法優化了HTL和ETL保護層中的金屬氧化物，從而增強了鈣鈦礦太陽能電池的空氣穩定性。目前，該項技術仍處于實驗室研究階段，研究人員將進一步對該項技術進行優化，以推進該鈣鈦礦太陽能電池的大規模應用。

(W.NY)

我國研發出超5000h耐久性的燃料電池產品

新源動力股份有限公司采用高穩定性、高性能膜基催化層膜電極設計，以及高可靠性復合雙極板結構開發的HYMOD?-300型車用燃料電池電堆模塊，經壽命測試和整車應用驗證，突破了車用燃料電池5000h的耐久性難關，成為我國首例自主研發的超越5000h耐久性的燃料電池產品。同時，該產品還實現了電堆在-10℃環境下的低溫啟動，以及在-40℃下的儲存。

燃料電池電堆是燃料電池汽車的核心部件，其耐久性和可靠性是燃料電池汽車實際應用的關鍵問題。根據美國能源部提出的燃料電池商業化技術要求，燃料電池電堆的耐久性需要達到5000h。HYMOD?-300型燃料電池電堆模塊具有優異的工程可靠性，現已成功應用于榮威750燃料電池轎車、上汽大通FCV80燃料電池汽車等多款燃料電池汽車。

(大化物)

美國科羅拉多州立大學創核聚變實驗效率新紀錄

美國科羅拉多州立大學的研究人員在顯微結構核聚變實驗效率方面取得了創紀錄的進展：通過將納米線陣列應用在激光聚變靶材料制備中，成功獲得了超過此前核聚變實驗效率500倍的結果。

研究人員使用緊湊的桌上激光器來向聚變靶發射激光脈沖，而非能量更高的大型激光器；其激光聚變靶的材料通過將氘代聚乙烯以納米線陣列結構制備，而非采用傳統的平面結構；飛秒級高速激光脈

沖轟擊納米線陣列結構的聚變靶，激發出超高密度的高溫等離子體，放射出氦原子核和大量中子。研究人員表示，這種方法的實驗效率為每焦耳激光能量可產生200萬個聚變中子，達到了此前用平面激光聚變靶材料進行的聚變實驗效率的500倍，創下了同等強度激光核聚變領域最新紀錄。

更高效率的聚變中子產生方法能夠使中子成像技術獲益，也能夠幫助研究人員更好地理解光和物質之間的相互作用謎團。

(W.CB)

我國提出首個自適應開關的有機分子太陽能電池設計

中國科學技術大學的研究人員利用第一性原理計算，提出了首個自適應開關的有機分子太陽能電池設計。該設計以有機物小分子作為基本材料，具有低成本、高效、自適應等優點，解決了有機太陽能電池容易發生電荷復合和導電性無法切換等問題，為低成本、易合成的有機分子體系大規模用于太陽能電池、光催化等領域提供了思路。

研究人員將光開關分子偶氮苯插入到一個典型的給體—受體體系（三聯吡啶鉑配合物）中，組成一個給體—光開關—受體體系。第一性原理計算表明，該分子具有平面共軛構型，能夠吸收可見光，產生的受激電子會從偶氮苯和給體迅速轉移到能級更低的受體上；而失去電子的偶氮苯分子的順反異構勢壘會降低，自發發生從反式到順式的構型轉換；分子構型轉變導致體系的共軛結構被破壞，導電性大幅降低，受體上的含能受激電子無法回到偶氮苯和給體，電子和空穴分別被儲存在受體和給體上，實現了高效的電荷分離；當受激電子被消耗后，分子回到基態，此時的偶氮苯仍處于順式構型，由于偶氮苯的特性，順式分子能夠吸收可見光轉換回反式構型，并開始下一輪循環。

該體系抑制了有機太陽能電池中的電荷復合過程，實現了電荷的高效分離和分子導電性的自動切換，不僅適用于偶氮苯和三聯吡啶鉑配合物分子，也適用于其它光開關分子和給體—受體體系。

(中科大)

『先進燃料電池發電技術』項目通過驗收

由中國科學院長春應用化學研究所、武漢銀泰科技有限公司、中國科學院大連化學物理研究所、清華大學、東方電氣集團等多家單位共同完成的“先進燃料電池發電技術”項目通過了驗收。

該項目針對現有直接甲醇燃料電池長時發電系統，以及千瓦級燃料電池與太陽能電池互補的供能系統在成本、效率和壽命等方面的應用瓶頸，研制了質子交換膜、納米電催化劑等關鍵材料及核心部件膜電極，膜電極在80℃時的峰值功率密度達262MW/cm2；開展了直接甲醇燃料電池電堆及系統集成技術研究，組裝了額定輸出功率為5W、10W、20W、100W、150W及500W等的系列樣機，能量轉化效率達到26.3%，累計運行2600h，衰減率8.9%；研制了2套3kW高壓氫源—燃料電池一體化智能電源系統樣機、1套3kW低成本燃料電池備用應急電源系統，以及1套5kW級燃料電池供電系統，并在通信基站進行了試用。

該項目突破了故障快速診斷和響應技術、燃料儲供技術、智能化管控技術、系統集成等關鍵技術，為建立我國自主的氫能與燃料電池產業，以及能源、交通等重要領域的發展提供了良好的保障。

(科技部)