能源与环保

北京大学催化产氢研究获重大突破

北京大学与中国科学院大学、中国科学院山西煤炭化学研究所，以及大连理工大学的研究人员合作，用铂－碳化钼双功能催化剂实现了对水和甲醇的高效活化，在低温（150℃～190℃）条件下获得了极高的产氢效率。

针对氢能源的存储和运输问题，一种解决方案是将氢气存储于液体甲醇中，通过水和甲醇的反应放出氢气供燃料电池使用。研究人员针对甲醇和水的液相制氢反应特点，采用铂－碳化钼双功能催化剂实现了对水和甲醇的高效活化。研究人员发现，将碳化钼负载的金属铂催化剂应用于甲醇和水的液相反应，随着温度的升高，催化剂表现出了超高的产氢活性，较传统催化剂提升了近两个数量级。仅以产氢活性估计，该催化剂已基本达到商用车载燃料电池组的需求，仅需6g铂即可使产氢速率达到1kg氢气/h。

研究人员估测，以目前甲醇市场价格2600元/吨计算，采用此路径储放氢气，氢燃料电池汽车每百千米燃料价格仅需约14元，而加60L～80L甲醇可供家用小轿车行驶600km～1000km。

该项研究工作构建了化学高效储放氢的新体系，为以甲醇为储氢介质实现氢能的储存和输运提供了新的思路。此类催化剂也有望在其它水相重整制氢过程，如生活废水、乙醇等原料的催化产氢中发挥重要作用。

(W.KX)

中科院大连化物所储氢材料研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所的研究人员在储氢材料研究方面取得新进展，通过多组分氢化物复合，显著改善了Mg(NH2)2-LiH储氢材料的吸脱氢热力学和动力学性能，实现了100℃以下可逆吸脱氢。

在此前研究人员设计的金属氨基化合物储氢体系中，Mg(NH2)2-LiH材料具有较高的储氢容量和较好的可逆性，被认为是最具车载实用前景的储氢材料之一。但该体系需要较高的吸氢温度（150℃）和放氢温度（180℃），利用燃料电池的废热不足以为加氢及脱氢提供热源。

此次，研究人员通过深入研究3种轻质元素氢化物LiBH4、Mg(NH2)2和LiH之间的协同作用，成功将Mg(NH2)2-LiH储氢体系的脱氢反应焓变由44kJ/mol H2降低到24kJ/mol H2，并使热力学可行工作温度降至室温（25℃）以下；在180℃时，材料的脱氢平衡分压达到约100个大气压；实测的最低脱氢和吸氢温度分别降至98℃和53℃，是目前Mg(NH2)2-LiH材料所能达到的最低工作温度。机理研究表明，LiBH4起到了类似于“溶剂”的作用，稳定了材料吸脱氢反应中的中间体及产物，改变了反应机理，有效降低了反应焓值和动力学能垒。该项研究成果为储氢材料的优化提供了新的思路。

(科 苑)

超薄复合膜延长锂硫电池的使用寿命

北京化工大学和美国耶鲁大学的研究人员合作，将一种超薄超轻的表面复合膜刷涂到硫电极的表面，从而显著延长了锂硫电池的使用寿命。

据悉，与现有的锂离子电池相比，锂硫电池的能量密度更高、原料成本更低、环境亲和性更好，但其循环寿命太短，因此，尚未在大规模储能和电动汽车领域得到实际应用。研究人员将含有特定官能团（酰胺）的树枝状高分子和石墨烯简单混合，然后刷涂在硫电极的表面形成复合膜。通过表面复合膜的保护，锂硫电池能够实现1000次以上的稳定循环。采用该技术，有望制造出重量更轻、性能更好、价格更低的电池，提高电动汽车的续驶能力。研究人员还同时通过实验和理论计算考察了该复合膜与电池充放电中间产物之间的相互作用，确定了锂硫电池中的化学固硫机制。

该复合膜在几乎不增加额外体积或重量的基础上，能够有效地提高锂硫电池的循环性能，使锂硫电池离实用更近了一步。

(KJ.0328)

“面向新能源发电的超导储能-限流系统研制和并网运行”课题通过验收

由中国西电电气股份有限公司与中国科学院电工研究所联合完成的“面向新能源发电的超导储能—限流系统研制和并网运行”课题通过了国家科学技术部高技术中心组织的验收。

据悉，该课题研制的1MVA/ 1MJ超导储能—限流系统样机兼具储能和限流两种功能。自2017年1月6日11时49分起，该样机在玉门低窝铺风电场10kV电网系统并网运行，其并网谐波畸变率为2%，功率响应时间为0.8ms，有效提高了电能质量和低电压穿越能力，综合技术性能达到国际先进水平。该样机的并网运行，有效地解决了可再生能源并网发电中功率输出不稳定、对低电压穿越能力要求高等问题，提高了新能源发电的并网利用率，开创了超导多功能电力装置在新能源发电场中应用的先河。

(电工所)

北京空间机电研究所突破半刚性太阳电池板技术

中国航天科技集团公司所属北京空间机电研究所成功研制出了东方红五号卫星绷弦式半刚性基板试验件，标志着该研究所在半刚性太阳电池领域实现了零的突破，为今后承接此类产品研制任务奠定了坚实的技术基础。

半刚性太阳电池板是在刚性电池板基础上发展起来的一种新型太阳电池板结构形式，采用框架式单层面板结构，与刚性基板相比，其重量更轻、收拢体积更小、散热性能更好，是太阳电池板的重要发展方向之一。

(航 科)

日本Kaneka公司研发太阳能电池转换效率达26.3%

日本Kaneka公司研发出一款由薄层硅制成的太阳能电池，其转换效率达26.3%，刷新了硅基太阳能电池转换效率纪录（原纪录为25.6%），且成本更低。

硅基太阳能电池的理论转换效率极限为29%，但实际转换效率仅为20%左右。Kaneka公司的研究人员对理论和实践之间流失的能量进行了研究。为使能量流失率达到最小，研究人员用薄膜异质结制造了一块180.4cm2的太阳能电池，在电池背部放置低电阻电极，将前部收集的光子数量最大化，电池前部涂覆了非晶硅和抗反射涂层，可保护电池元件并更有效地收集光子。

该太阳能电池采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术等可工业化应用的工艺制造。下一步，研究人员将把多块太阳能电池单元拼装成商用太阳能电池板，并进行测试。

(威 锋)

NASA研究发现飞行中使用生物燃料更环保

美国国家航空航天局（NASA）开展的一项气候科学研究发现，与使用常规燃料相比，飞机在巡航情况下混合使用常规燃料和生物燃料可使发动机的颗粒污染物排放量减少50%～70%。该项研究首次公布了飞机在飞行中使用生物燃料所产生的环境影响的重要数据，有助于评估将航空生物燃料作为缓解气候变化可行策略的潜力。

研究人员对试验飞机的污染物排放量进行了空中测量。该试验飞机的4个发动机或采用常规Jet A航空煤油，或采用Jet A航空煤油与生物燃料（来自亚麻籽油）的混合燃料。研究人员在研究飞机上进行观测，研究飞机在试验飞机后面飞行，二者距离约为30m～150m，飞行高度为9140m～10970m。测试结果表明，混合生物燃料产生的气溶胶排放量显著低于常规燃料，但在高推力情况下的降幅不如在中低推力情况下明显。该实验同时采集了排放出的气溶胶粒子种类信息，可帮助开展建模研究，评估使用航空生物燃料缓解气候变化的可行性。

(KJ.0330)

美国研发新装置利用二氧化碳浓度差发电

美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员研制出一种新装置，可以利用化石燃料发电厂排放的二氧化碳与环境空气中二氧化碳的浓度差发电，并为电池充电。

该装置称为“流动单元”，其工作原理是将二氧化碳排放物溶解于水性溶液中，利用其与环境空气中二氧化碳之间的浓度差来发电。其平均功率密度为0.82W/m2，高于此前类似方法近200倍。研究人员首先将二氧化碳气体和周围空气分别溶解于水性溶液容器中，这一过程称为“喷雾”。在该过程中，二氧化碳喷雾溶液形成碳酸氢根离子，具有较低的pH值。之后，研究人员在“流动单元”的两个通道内分别注入这两种溶液，形成pH梯度，两个通道内设置相反的电极，通道间设有半多孔膜以防气体即时混合，同时允许离子通过。两种溶液之间的pH差让各种离子穿过膜，造成两个电极之间的电压差，促使电子沿着连接电极的导线流动。当“流动单元”放电后，就可以打开通道使液体流动再次充电。

(NM.0330)

上海交大工业化高效晶体硅太阳电池研发获新进展

上海交通大学物理与天文学院太阳能研究所与上海航天汽车机电股份有限公司合作，在工业化高效晶体硅太阳电池方面取得了新的研究成果。

在n型双面晶体硅太阳电池研究方面，研究人员提出了一种简易的双面掺杂（正面BBr3热扩散、背面P离子注入）及薄层Al2O3（～4nm）/SiNx:H（～75nm）的复合膜层钝化P离子发射极的方法，经优化峰值烧结温度及精细丝网印刷后，在大面积（238.95cm2）电池上实现了正面20.89%和背面18.45%的转换效率。通过软件模拟，在采取正面合理方阻的情况下，该双面晶硅太阳电池实现了21.32%的转换效率。

此外，在工业化高效晶体硅背结背接触（BJBC）太阳电池研究方面，研究人员通过湿法化学、共扩散、离子注入及退火氧化、激光图形化和PECVD（等离子体增强化学气相沉积）等工艺，在电池前驱体上实现了平均反射率＜2.5%的优越光学表面；再经丝网印刷及共烧结后，获得了转换效率为22.20%的小面积（4.04cm2）BJBC太阳电池；此外，研究人员还采用相同的工艺制程，得到了转换效率达21.43%的较大尺寸（6cm×6cm）的太阳能电池。该太阳电池的制备可与传统工业化设备完全兼容。

这两项研究成果的相关技术已在中试生产线上进行了试验，工业化应用前景广阔。

(上交大)

中核集团自主研发中子吸收材料进入工程应用阶段

3月9日～10日，中国核工业集团公司铝基碳化硼材料（B4CAl）专用生产线生产的高性能中子吸收板通过了中国核能行业协会组织的专家鉴定。这标志着中核集团自主研发的高性能中子吸收板进入工程应用阶段。

高性能中子吸收板主要用于制造乏燃料干湿密集贮存格架及容器，其生产技术长期被国外少数几家企业垄断，阻碍了我国乏燃料密集贮运系统的国产化，增加了现役核电站乏燃料暂存设施的扩容难度，也对核电走出国门产生了不利影响。

据悉，2009年，中国核动力研究设计院启动中子吸收材料研究开发工作，2014年通过核能行业协会组织技术鉴定。为加快推进该材料的工程应用，中国核动力院与中国核电工程有限公司通力合作，中核集团产业基金公司与江苏海龙核科技股份有限公司联合投资，在江苏镇江建立了专业化铝基碳化硼材料中子吸收板生产线，具备了150吨/年生产能力。鉴定专家认为，该项成果达到国际先进水平，多项指标优于国外同类产品，专业化生产线技术具有显著的经济效益、社会效益和应用推广前景，一致同意通过产品鉴定。

(中 核)