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    電池博客

    2018年世界電池回顧 多國研究鋰電池、氫燃料電池

    來源:網絡    2019-01-25 09:01    點擊量:

    2018年,美政府在大力推動傳統能源產業發展的同時,持續加大對太陽能、核能、地熱能、生物能等新能源領域的研發投入。眾多新能源領域中,新型鋰電池等研發成果引人注目。而日本研究鋰電池負極大容量化成功,大規模開始制氫系統投建,其他各國在新能源的開發上也是不甘落后,多以鋰電池和氫燃料電池為主進行新能源研究。

    美國

    新能源成果突出,生態安全備受重視

    2018年,美政府在大力推動傳統能源產業發展的同時,持續加大對太陽能、核能、地熱能、生物能等新能源領域的研發投入。

    眾多新能源領域中,新型電池研發成果引人注目。750次充電/放電循環后仍能正常工作的新型鋰空氣電池、容量大且壽命長的可充電水基鋅電池、靠細菌發電的低成本紙基生物電池等成為電池中的新星。而在提高現有電池性能方面,科學家也取得不少成果。他們將有機太陽能電池的光電轉化效率提高至15%,將鋰離子電池的容量提高了40%。布朗大學開發的新型燃料電池反應合金催化劑,在活性和耐久性方面更是超過了能源部2020年車用電催化劑技術指標。

    在維護生態環境安全方面,盡管政府最新氣候評估報告稱,氣候變化將給美國帶來多重傷害,但并沒有說服特朗普總統??茖W家依然不遺余力游說,不僅發文稱美墨邊境墻會嚴重危害地區生物多樣性,還對歐洲將木材作為低碳燃料的政策提出質疑。在具體研究方面,甲烷溫室效應的證實、金屬鉍“催化可塑性”的發現、可再生可降解乳蛋白包裝材料的開發等成果,都成為保護全球生態環境安全的助推劑。

    日本

    鋰電池負極大容量化,制氫系統投建

    大容量不劣化的鋰電負極研發成功。日本產業技術綜合研究所新開發出了一種鋰離子電池使用的負極,容量約為目前主流的石墨負極(372mAh/g)的5倍,與一氧化硅的理論容量基本一致。新開發的電極在反復充放電200多次后,容量依然沒有變化,確認具備大容量、長壽命的特性。利用此次開發的電極有望提高負極的能量密度,推動鋰離子二次電池實現大容量化和小型化。

    世界最大規模利用可再生能源的制氫系統在福島投建。2018年8月,日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)、東芝能源系統、東北電力及巖谷產業合作,開始在福島縣浪江町建設利用可再生能源制氫的氫能源系統“福島氫能源研究站”,系統裝置具備世界最大規模的1萬千瓦制氫能力。利用該系統制造的氫預定用于燃料電池發電用途及燃料電池車和燃料電池巴士等交通用途,或者作為工廠的燃料使用。

    氫燃料發動機實現大功率、高熱效率、低排放。產綜研與日本岡山大學、東京都市大學、早稻田大學組成的研究小組,在小型發動機的基礎實驗中,利用氫燃料優異的燃燒特性確立了新的燃燒方式,開發出全球首款能實現高熱效率和低氮氧化物(NOx)的火花點火氫燃料發動機。

    東海核燃料再處理設施報廢計劃獲批。日本“原子力規制委員會”2018年6月批準了由日本原子力研究開發機構提交的東海核燃料再處理設施報廢計劃,耗資1萬億日元,報廢時長預計將持續70年。

    俄羅斯

    大氣治理取得進展,核廢料和水處理有新法

    大氣污染防治方面,俄羅斯國立秋明大學的科研人員研發出液滴懸浮約束方法,并可進行定量液滴有序成團,此項工作可用于大氣中污染物擴散機理的研究,制定生態災難預防性措施;托木斯克理工大學研究人員使用含有3%—10%有機雜質的工業用水和廢水,獲取了燃料氣溶膠,這種氣溶膠可用于快速點燃火力發電廠和鍋爐房的鍋爐,還可用于柴油發電機燃燒室以及汽車內燃機。

    核廢料處理方面,俄科學院遠東分院化學研究所聯合俄遠東聯邦大學,正在研制新型納米結構吸附反應劑,該吸附劑可用于凈化俄遠東紅星造船廠內的放射性液體廢物;俄西伯利亞聯邦大學的科學家采用空化技術,讓位于乏核燃料儲罐底部密實的不溶性沉積層不斷受到空化—活化水酸性溶液侵蝕而被破壞,新技術將溶解速率和沉積物回收量提高至原來的1.5倍,制備出的含放射性化學廢物的水泥混合物強度是常規方法的2—3倍。

    水處理方面,俄圣彼得堡理工大學的科學家使用高鐵酸鈉替代傳統的氯氣對自來水進行消毒,新試劑用量小,不會形成毒性分解物,還能將一些危險化學品分解成低毒化合物,同時殺死水中微生物;俄托木斯克工業大學能源工程學院研發出液滴爆炸粉碎式污水處理方法,可高效去除污水中的化學侵蝕性、毒性及燃料雜質,具有高效、低能耗的特點,適用于化工、石化、冶金、紙漿造紙等行業的污水處理。

    德國

    致力解決氣候和霧霾問題,開發儲存制取氫的新工藝

    2018年德國大規模啟動了碳轉化學項目以解決氣候和霧霾問題,這個由贏創公司和西門子合作的項目,擬利用人工光合作用,將二氧化碳和水轉化為有用化學物質。按照計劃,到2021年將在魯爾區的馬爾化學工業園建成一個巨大的化學試驗裝置,預計每年可利用二氧化碳生產20000噸有用的化學品和燃料。該項目最終獲益的不僅是鋼鐵行業,還有化學和能源等行業。

    德國尤利希研究中心和埃朗根—紐倫堡大學的研究人員合作,開發出了利用有機載體液和特殊催化劑,儲存和制取氫燃料的新工藝,可使原先裝卸氫燃料所需的兩個裝置簡化成一個裝置。這一新工藝將來應用于工業化儲氫和生產,將大大降低成本和能源消耗,對能源轉型具有重要意義。

    不萊梅大學庫爾策教授領導的研究小組找到了一種解決地下水硝酸鹽污染的新方法,發現一種合成的多金屬氧酸鹽對于減少硝酸鹽水污染有特殊作用,這種納米結構物質在水中對硝酸鹽還原起電催化效果。

    韓國

    建成應對核泄露系統,提高鋰電池性能

    2018年,韓國建成了迅速應對核泄露的“核輻射狀況信息共享系統”,在核能設施周邊29個地點探測放射能量泄露數據并迅速應對。

    韓國大學成功開發出一種利用太陽光譜中紅光捕捉二氧化碳的技術,能夠將二氧化碳轉換成一氧化碳中間物質,從而生產燃料;此外,韓國還研發出了符合更高環保要求的氫氣制備技術。

    韓國使用富鋰錳氧化物開發了一種兼具高電壓、高容量的黏合劑陽極材料,可大幅提高鋰二次電池的能量密度;同時,充電速度為現有鋰電池5倍、采用石墨烯球正極保護膜和負極材料的鋰二次電池也在韓國研發成功。

    以色列

    注重氫燃料電池研發,助力新能源汽車發展

    在第6屆國際智能機動峰會上,以色列公司展示出水基氫燃料溶液,利用公司的專利催化劑,可以快速從溶液中獲取氫氣,供給氫燃料電池產生電能。該溶液具有無毒、化學性質穩定的特點,同時儲能密度高,且便于運輸和存儲。

    以色列研究人員還發現在太陽能的作用下,過氧化氫在氧化鐵構成的光電極上產生光化學分離的化學機理。該發現有望將水廉價且高效地轉化為清潔的氫燃料,促進氫燃料電池驅動的汽車大規模發展。

    烏克蘭

    建立環境研究中心,監測研究自然生態

    2018年9月,烏克蘭教科部、環境部、國立喀爾巴阡大學,以及喀爾巴阡山國家公園聯合建立了喀爾巴阡環境研究中心??柊挖渖绞菣M跨中東歐多個國家的歐洲第二長山脈,目前存在著諸如地表水體污染、工業和生活垃圾污染等環境問題,以及自然生態系統退化、生物多樣性喪失、洪水和山體滑坡威脅增大的趨勢。該研究中心建立后,通過監測和研究將為解決上述問題提供科學依據和解決方案。