新能源材料

2019-10-30 18:24
新材料产业 2019年9期
关键词:太阳能电池

印度首次研发出铁离子电池

印度理工学院(IIT)马德拉斯的研究人员首次以低碳钢为阳极制造出一种可充电的铁离子电池,可储存电量及性价比都较高。

由該院物理系桑德拉(Ramaprabhu Sundara)教授领导的研究小组制造的铁离子电池,可进行150次循环的充放电。在50次充放电循环结束时,电池保持54%的容量,显示出良好的稳定性。在可控条件下,铁离子电池每千克可提取220Wh能量,是锂离子电池性能的55%~60%。锂离子电池的能量密度约为350Wh/kg。电池还可以在高电流密度下循环,可更快地从电池中提取能量。

在纯铁中,铁离子不可能轻易从阳极中去除并将其重新注入电池,但低碳钢中存在的少量碳促进了这一过程。铁在充电过程中更稳定,因此可防止电池短路。与流行的金属锂电池相比,铁离子电池能够降低成本、更安全。

在铁离子电池中,五氧化二钒(V2O5)被用作阴极。V2O5是一种层状结构,层与层之间间距很大,使铁离子容易进入并结合到阴极的层间,很容易拆卸并移回阳极。V2O5已被用作多价离子电池的阴极。

此外,研究小组采用一种不同的电解液-含溶解高氯酸铁的醚基电解液。他们尝试不同的电解质,包括传统的电解质以及不同电解质的组合,但以含高氯酸铁的醚基溶剂为电解液效果最佳。高氯酸铁的行为就像正极和负极之间的离子传导介质。(科技部)

南澳批准建设风能、太阳能、电池和氢能超级中心

南澳一项颇具雄心的项目计划已经获得了州政府的发展批准——该项目计划将风能、太阳能、电池储能和绿色氢能源相结合,形成一个全天候混合式能源发电设施。澳洲NeoenCrystalBrook能源公园计划在皮里港东南23km处和南澳大利亚同名城镇以北3km处,安装一个高达125MW的风力发电、150MW的太阳能发电和130MW/400MWh的锂离子电池储能设施。(中国半导体行业协会)

全球首条太阳能驱动铁路将在英国投入运营

英国汉普郡奥尔德肖特附近的一条铁路线计划实现完全由太阳能供电——通过附近的一个太阳能发电厂。这个发电厂总共有100块太阳能电池板,它们将为铁路本身以及铁路的信号和灯提供电力。很显然,这是有史以来火车轨道第一次完全由太阳能发电厂供电。

需要说明的是,这仍然是一个相对较小的规模,虽然100块太阳能电池板听起来可能很多,但考虑到英国整个铁路系统需要的电力,这只是沧海一粟。但不管怎样,这对英国来说仍旧是一个相当大的成就,因为如果这种做法流行起来,它可能会为类似的太阳能铁路线在全国乃至海外的部署铺平道路。(中国半导体行业协会)

印度国家电力公司计划在西部筹建5GW太阳能公园

印度最大的发电公司NTPC正计划在该国西部建立大型太阳能发电园区。该公司预计将在古吉拉特邦的Kutch地区建立一个5GW的太阳能发电园。该项目总投资额约28亿美元,NTPC计划与其他公司合作实施该项目。Kutch已经是Charanka太阳能项目的所在地,该项目是印度第一个太阳能发电园,曾经是亚洲最大的太阳能公园。

古吉拉特邦和拉贾斯坦邦是NTPC为这种大型太阳能发电园区提供的非常明智的选择。这2个邦都是太阳能发展的先驱,历届政府一直非常支持该行业。此外,鉴于已有数千兆瓦的可再生能源容量已在该州运行,所以必要的输配电基础设施已经到位,预计未来几年将投入更多。在税率方面,这2个邦也领先于其他所有邦。印度太阳能发电项目的最低关税2.44卢比/kWh,目前已经在古吉拉特邦和拉贾斯坦邦实现。

古吉拉特邦的5kMW太阳能园区将是NTPC在可再生能源领域最大的单一电站。一旦投入使用,它也将成为该公司最大的发电厂,并成为印度最大的太阳能发电园。(中国半导体行业协会)

墨西哥大学生研发出清理海藻的环保电动车

墨西哥几名大学生最新研发出一款可在岸边清理海藻的环保电动车,用以缓解加勒比海沿岸海藻泛滥的问题。

墨西哥国立理工学院日前发表公报说,该校大学生研发的这款电动车名为“Iktan”,在玛雅土著语中意为“精巧”。车辆净重不到500kg,车身采用环保材料,配有传送带及储存箱,引擎噪声小,预计可使用10年。

据介绍,“Iktan”可在3h内沿海滩行进60km,同时收集约1.5t海藻。此外,该环保电动车二氧化碳排放量为零,可适应当地高温湿润环境,还能最大限度减少设备对海滩和海洋的破坏。

濒临加勒比海的墨西哥金塔纳罗奥州拥有坎昆等著名滨海度假胜地。不过,近年来当地不少海滩出现大量海藻,影响旅游业发展。今年5—7月,墨西哥海军在该州执行环保任务时共清理出约5.7万t海藻。(人民网)

深圳先进院长效锂金属电池研究取得进展

中国科学院深圳先进技术研究院光子信息与能源材料研究中心电化学团队在长效锂电金属池方向获得新进展。

随着电动汽车续航里程的增加,动力电池的能量密度也在不断提升,目前采用的三元材料/石墨体系的锂离子带电池的能量密度已经达到230g~260Wh/kg,采用锂金属负极是进一步取得500Wh/kg能量密度的重要途径。锂金属负极由于其具有超高的理论比容量(3 860mAh/g)以及最低的氧化还原电位,并且具有优异的导电性能,是一种理想的负极材料,但是锂金属在电流密度较大的情况下会导致枝晶的生长,一方面会降低电池的使用寿命,另一方面锂枝晶的过度生长会刺破隔膜导致正负极短路,引起严重的安全事故,因此,锂枝晶问题成为锂金属应用的最大阻碍。

为解决以上问题,研究团队发展了一种通过激光直写技术快速制备三维石墨烯集流体的方法,得益于该集流体中石墨烯的特殊缺陷化学,锂金属的形核、生长动力学得到了有效调控。利用该技术,基于磷酸铁锂正极的锂金属全电池在极高材料负载(15mg/cm2)、有限锂金属供应的情况下,可循环250次,容量损失小于10%。该研究发展的方法能够在空气中进行,且能够使用卷对卷方法大规模制备,具有工业化潜力。(中科院深圳先进技术研究院)

SOLA集团将在南非建造2 600万美元的太阳能光伏设施

SOLA集团已获得2600万美元用于在南非建设工业和商业太阳能光伏(PV)设施。该公司的目标是利用這些资金建设40MW的太阳能光伏项目,而无需电力承购商的资本支出(资本支出)。SOLA与Nedbank Energy Finance和非洲基础设施投资管理公司(AIIM)合作,旨在为需要电力安全的企业提供太阳能光伏解决方案。SOLA集团主席ChrisHaw说:“这种伙伴关系将经验丰富的实体聚集在一起,这些实体的共同努力可以在我们国家迫切需要的时候为清洁能源消费者带来巨大价值。”(中国半导体行业协会)

我学者攻克固态锂电池电极—电解质瓶颈

中国科学技术大学马骋教授课题组和清华大学南策文院士团队合作,制备了倍率性能可与传统浆料涂覆正极相比的复合正极,为克服固态电池中电极—电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。

研究人员在使用电镜研究钙钛矿结构固态电解质时,发现富锂层状氧化物这一高性能电极材料的结构可以与钙钛矿结构间形成外延生长的界面,从而在原子尺度形成紧密、充分的固—固接触。进一步对两者间外延界面进行深入分析,发现界面处每15个原子面就会形成一个错配位错,释放积累的应变。这一机制导致了此外延界面的形成并不要求电极和电解质具备相近的晶格尺寸,而是可以广泛发生于多种层状结构材料与钙钛矿结构材料体系之间。

科研人员将这一结论用于实际的材料制备中,制备出了原子级界面结合的电极—电解质复合正极材料,并对其进行了性能表征。结果显示此方法制备的固—固复合电极中活性物质与电解质之间结合充分程度接近固—液接触,并且其倍率性能也不亚于传统浆料涂覆技术制备的固-液复合物电极。该方法的提出为克服固态电池中电极-电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。(科技日报)

国内单体最大海上风电场呼之欲出

国内最大海上风电项目——中广核阳江南鹏岛40万kW海上风电场,其关键设备海上升压站模块吊装就位。

该海上风电场位于广东省阳江市东平渔港南12海里左右海域,是目前国内单体容量最大的海上风电场,也是国内离岸最远、施工水深最深的海上风电工程。海上升压站相当于陆上变电站,负责将风机发电升至220kV,再通过海底电缆接入电网。

承担吊装作业的交通运输部上海救捞局“创力”号起重铺管船,总长198.8m、型宽46.6m,最大起吊重量3500t,仅次于“蓝鲸2号”“蓝鲸1号”,排名国内第三。现场工程师介绍,此次作业的海上升压站模块,是一个总重达2977t的庞然大物,将其吊装就位,“创力”号仅用时40min,精度达厘米级。由此,保证了该风电场按时首台风机并网;预计2020年12月30日,全部73台机组并网发电。(新华网)

通威太阳能:将成全球首个10GW光伏电池生产基地

近日,通威股份发布2019年半年度报告称,上半年实现营收161.24亿元,同比增长29.39%;归属于上市公司股东的净利润14.51亿元,较上年同期增长58.01%。公告表示,目前通威股份已形成12GW的高效太阳能电池产能,随着成都四期和眉山一期高效晶硅电池项目年底至明年上半年相继投产,届时成都基地的年总产能将达到10GW,年产值达到100亿元,将成为全球首个10GW光伏产业电池生产基地。(中国半导体行业协会)

北京冬奥会将成首个全部使用绿色电力的奥运会

北京冬奥会将在奥运史上首次实现所有奥运场馆绿电全覆盖,清洁能源供应成为新亮点。冬奥场馆使用绿色电力,是落实绿色办奥理念、兑现申办承诺的具体举措,也是响应《奥林匹克2020议程》和《新规范》可持续要求的积极行动。

今年1月30日,北京2022年冬奥会和冬残奥会场馆绿电供应签约仪式在京举行,冬奥会场馆“绿电交易”工作正式启动。

首都电力交易中心总经理程晓春表示,将以冬奥绿电交易为契机,坚持市场导向,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,积极探索清洁能源消纳新途径,进一步扩大北京市清洁能源消纳规模。除此之外,为助力北京冬奥实现绿色清洁低碳目标,国家电网正推进场馆周边及交通沿线清洁取暖和绿色出行。目前,北京冬奥会相关周边地区已全面实现无煤化,共完成“煤改电”163个村、6.4万户;张家口地区正在协助政府部门开展“煤改电”任务确村确户,预计还将实现5万户居民“煤改电”工程,确保冬奥场馆周边及交通沿线清洁取暖全覆盖。

为保障冬奥场馆周边电动汽车绿色出行,国家电网将围绕北京至张家口高速公路服务区、交通枢纽、场馆周边旅游区域等推进充电设施建设。国家电网营销部副主任朱炯表示,预计2019年年底前,国家电网将建成投运京藏、京新高速服务区、张家口宁远机场充电站,2020年年底前建成投运京礼高速服务区、京张高铁张家口站充电站,2021年年底前建成投运冬奥场馆周边停车场、重点旅游景区充电站。(人民网)

山西“煤都”努力打造“氢都”

“煤都——山西大同有了一个新目标——打造中国未来的“氢都”。这座煤城因地下埋藏的优质煤炭日渐枯竭而失去了竞争优势,正积极寻找新的产业方向。

大同市市长武宏文说,大同正在建设一个围绕氢能的全产业链,并吸引了众多上下游企业前来投资。目前,大同已经建成中国第一座制氢加氢一体站,并已经投放了50辆氢燃料电池公交车。这种通过化学反应产生电能驱动的新型大巴车能在零下30℃正常运行,续航里程最高可达到500km。

武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司在大同投资的第一条燃料电池发动机生产线于2018年在大同投产,目前正建设一个投资27亿元的氢能产业园。该公司3年内将建成年产不少于5万套氢燃料电池发动机产能,并将在大同推广不少于3 000台氢燃料电池车。北京首航艾启威节能技术股份有限公司也在大同设立了分公司,计划未来5年在这里建设3座制氢工厂、10座至20座加氢站和三至五座分布式氢能源电站,全方位参与大同“氢都”建设。大同煤矿集团有限责任公司5000t煤制氢项目正在进行招标,建成后可年产11万t氢气。

《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出,将系统推动燃料电池车研发和产业化,推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业。(经济参考报)

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