能源与环保

能源与环保

新疆油田作业废水处理技术与设备研制获突破

受中国石油天然气集团公司新疆油田分公司的委托，中国科学院新疆生态与地理研究所联合中科院长春应用化学研究所、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、新疆油田公司工程技术研究院等单位，系统开展了新疆油田作业废水处理技术与装备的研制工作，并取得了重要突破，现已实现工程化应用。

研究团队提出并确定了“催化氧化—反应吸附—气浮分离—深层过滤”工艺技术路线，研制合成了针对性强的阳离子、阴离子类型的水介质分散型聚丙烯酰胺专用药剂，自主研发了臭氧与电化学复合的协同反应装置、内循环罐式和管式反应器、辐流式气浮机，以及对可溶性高聚物具有去除能力的深层过滤专用改性粘土材料及其过滤装置等关键装备，经持续优化集成，形成了油田作业废水处理的成套装置，最大处理能力达60m3/ h。与传统油田采出液污水的絮凝沉降处理工艺相比，该成套装置比具有相同处理能力的设备体积减小了1/3，加药混合反应时间从常规的3min～5min缩短到15s～60s，处理效率提高1倍以上，处理能力提高50%以上。

目前，已有3套成套处理装置在新疆油田得到了工程化应用，累计处理各类作业废水500000m3以上，处理后的污水全部达标回注油田，为企业节约清水费和缓建废液池投资3000多万元，具有高效率、低成本、使用方便、综合经济效益好等特点，市场前景广阔。 (新 科)

废弃物有望成为火箭燃料 助宇航员返回地球

美国研究人员发现，粪便、废弃毛巾、食品垃圾袋等废弃物可转变为火箭燃料，从而减少火箭升空时的燃料携带量，减轻火箭负荷。

通常，宇航员产生的生活垃圾被储存在运输舱中，返回地球时，运输舱从主体分离，在下落时与地球大气层摩擦而烧毁。但是，如果未来宇航员长期生活在月球基地，生活垃圾必定会越来越多，通过运输舱处理这些垃圾是不可行的，更不可能将垃圾扔在月球上。

研究人员以美国国家航空航天局（NASA）提供的垃圾样本为实验材料，发现每人每天的生活垃圾可产生290L甲烷，通过厌氧池处理掉其中的细菌后，可得到甲烷和二氧化碳的混合气体，而长时间积累的甲烷量足以作为火箭返回地球的燃料。在厌氧过程中被处理掉的细菌可产生约757L水和氮气，水经电离后可获得氧气。其中，氧气可作为后备氧气供宇航员使用，而二氧化碳和氮气经处理后，又可产生甲烷和水，循环往复，使可用资源变得越来越多。

据称，该方法不仅适用于太空生活，也可用于处理日常生活垃圾，产出的甲烷可作为燃料，用于取暖、发电等。 (W.HQ)

世界首台高温堆乏燃料地车研制成功

2014年11月20日下午，在太原重型机械集团有限公司核电设备试验场地，通过远程电脑控制，重330t的世界首台高温气冷堆核电站乏燃料贮存系统地车在轨道上开始缓慢运行，逐步完成了放射性乏燃料储存装料及转移的全过程，整体误差不超过3mm。这标志着世界首台高温气冷堆核电站乏燃料贮存系统地车及屏蔽罩成套设备研制成功。

高温气冷堆核电站乏燃料地车及屏蔽罩成套设备是我国先进核能技术协同创新的重大成果，主要用于放射性乏燃料贮罐的屏蔽和转移，具有屏蔽全面、定位准确、安全可靠、自动化程度高等特点，将服务于世界首台模块式高温气冷堆核电站——石岛湾高温堆示范工程。

在近4年的科研攻关和制造过程中，太重集团和清华大学核能与新能源技术研究院密切合作，解决了设备整机的总体设计、地车的自动精确定位、乏燃料贮罐和井盖自动吊具的研制、设备的抗震分析、底板对开和屏蔽起升装置的研制等多项重大技术问题。 (KJ.1127)

我国生物航空燃油合成技术获进展

由中国科学院广州能源研究所承担的国家“863计划”项目——“生物质水相催化合成生物航空燃油”取得重要进展，有望使我国率先掌握纤维素生物航空燃油生产技术。

研究人员以秸秆等木质纤维素类生物质及木薯等非粮生物质为原料，研发出了高水热稳定的水相化学催化材料及水相合成反应器，形成了拥有自主知识产权的生物质水相化学催化合成生物航空燃油成套技术及装置，设计建成了世界首座生物质水相催化合成生物航空燃油中试装置，生产的生物航空燃油经国家油品质量监督检验中心检测，达到国际生物航空燃油ASTM7566标准，符合航空飞行应用质量要求。中试结果表明，8t～10t秸秆类生物质原料可生产1t生物航空燃油，成本约为8000元～10000元，通过优化工艺、提高催化效率，生产成本还可进一步降低。 (科 技)

美国开发出可回收低品位热能充电的新型电池

美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员研发出一种新型热回收式氨电池（TRAB），能够回收低品位热能并产生电能。

TRAB电池可回收海水热能、地热热能、工业废热等低品位热能，并通过为电池充电进行利用，在效率和成本之间取得了较好的平衡。据悉，新型热能回收电池系统的电极材料使用了来源广泛的铜和氨，成本较低，其转化效率达29%。利用氨化合物中的低品位热能可加热TRAB电池中电极附近的铜离子产生反应，运输电子充电。研究人员称，该电池的功率密度约为60W/m2，是采用其它液态热电电源转换系统的6～10倍。目前，研究人员正致力于进一步提高其功率密度，以制造可规模化生产的原型产品，最终实现商业化应用。(W.CB)

日本启动面向太空光伏发电的首次地面无线输电实验

日本经济产业省和日本三菱电机株式会社等企业于2014年12月在京都大学启动面向太空光伏发电的首次地面无线输电实验。日本宇宙航空研究开发机构将参与实验。

实验人员将制作用于模拟从太空向地面输送电力的小型装置，将电力转换成微波，通过输送装置传输到约50m外的电力接收天线上。该项实验从2014年12月5日持续到2015年3月，将验证该装置能否精确控制电波方向，以及高效地将微波转换成电力等。日本经济产业省将基于该项实验的成果，正式启动小型、轻量化装置研发，以将输电装置的重量减轻至目前的1/4左右。

日本计划于2030～2040年开展太空输电实验，2040年后实现实用化。这种无线输电技术还可用于向离岛、山区输送电力，此外，利用该技术，纯电动车将无需使用电线便可完成充电。 (中 新)

轻『烃燃气一体化设备』项目通过科技成果鉴定

武汉松安节能燃气工程有限公司自主研发的“轻烃燃气一体化设备”项目在北京通过科技成果鉴定。鉴定专家认为，该项目达到国内领先水平，可满足不同用户的供气需求，设备成本大幅降低。

轻烃燃气是以油田、炼油厂等副产品、石油伴生气等为原料的一种安全无毒的洁净燃气，其收储成本高、成分复杂活跃、制气工艺复杂，综合利用较为困难。“轻烃燃气一体化设备”项目研制的技术和设备具有占地少、操作简单、安全可靠等特点，制得的燃气在使用等方面与天然气、液化石油气等相当，符合住房与城乡建设部发布的《混空轻烃燃气》（CJ/T341-2010）国家标准要求。

目前，武汉松安公司已在湖北、广东、湖南、河南、河北、四川、贵州等地实施并安全运行了轻烃燃气技术和制气示范工程，不仅实现了石油伴生气等产品的综合利用，也大幅减少了挥发性有机污染物的排放，改善了空气质量。 (KJ.1223)

上海交大钙钛矿电池研究获突破性进展

上海交通大学环境科学与工程学院在高性能太阳能电池的制备与内在机理研究中获得突破性进展。

钙钛矿太阳能电池具有原料来源丰富、廉价，制作技术简单，效率高等优点，但其广泛应用还需解决连续、致密、高质量的铅卤钙钛矿薄膜层的制备等问题。上海交大的研究人员创造性地将CH3NH3Cl作为形貌控制剂，在改变旋涂钙钛矿晶体生长状态的同时还可调整钙钛矿膜的形貌，克服了常规一步法钙钛矿薄膜结晶过程对温度、湿度要求苛刻且耗时长等缺点，消除了两步法前驱体中残留碘化铅等物质对电池效率的不良影响，制备出了光滑、致密的钙钛矿层。制备的混合型铅卤钙钛矿CH3NH3PbI2Br的光电转化效率达到国际领先水平。

此外，为了研究钙钛矿薄膜中残留碘化铅对于太阳能电池性能的影响，研究人员借助飞秒激光超快光谱对钙钛矿电池的电子注射进行了研究，发现在一定情况下少量碘化铅的存在有利于电池效率的提升，为铅卤钙钛矿太阳能电池的杂质调控提供了指导性建议。(交 大)

石墨烯质子传导膜可让燃料电池更高效

中国科学技术大学、英国曼彻斯特大学，以及荷兰内梅亨大学的研究人员合作，在石墨烯类膜材料输运特性研究方面获得突破性进展，发现石墨烯及氮化硼等具有单原子层厚度的二维纳米材料可以作为良好的“质子传导膜”。

燃料电池具有能量转化效率高、无需耗费充电时间、零排放无环境污染等优点，应用前景广阔，但其核心部件“质子传导膜”存在燃料渗透等难题，极大地限制了燃料电池的大规模应用。石墨烯和二维氮化硼纳米材料具有六角网状结构。传统观点认为，任何气体分子或流体分子，哪怕是最小的氢原子，都无法穿透不含缺陷的完美石墨烯片层。而该项研究表明，质子可以较为轻松地穿越石墨烯和氮化硼等二维材料，而其它物质很难穿越，从而解决了燃料渗透的问题。而且，升高温度或加入催化剂可显著促进质子穿越的过程。据称，该项研究取得的突破性进展在理论上已经达到美国能源部设定的2020年“质子传导膜”输运性能目标。

该项研究有望为燃料电池和其它氢动力相关技术领域带来革命性变化。基于该项研究成果，如采用石墨烯或氮化硼等单原子层二维材料作为“质子传导膜”，可使现代燃料电池更高效、更安全、更环保、更轻薄。目前，研究人员还在研究大尺寸石墨烯的制备方法，以实现基于石墨烯的燃料电池的商业化应用。 (KJ.1128)

万源国际公司2MW风电机组获得并网资质

中国运载火箭技术研究院所属万源国际公司2MW电励磁直驱风力发电机组在国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心——张北风电试验基地成功通过低电压穿越和电网适应性2项测试，获得并网资质。

为了实现并网，万源国际公司通过搭建仿真平台，模拟低电压穿越工况，掌握了低电压穿越过程中控制参数对机组性能指标的影响，对仿真波形中的问题进行了分析、处理，掌握了风电机组低电压穿越状态的安全控制策略，成功解决了并网的变流技术难题。

其中，低电压穿越测试按照国家电网公司标准，在大、小功率2种工况下，对电压跌落深度分别进行了对称和不对称测试，测试结果完全满足标准要求。同时，中国电力科学研究院全面检测了万源国际公司风电机组在电网电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、电压谐波等恶劣电网情况下的耐受能力和相应特性，测试结果表明，产品能够满足各种工况下并入国家电网的性能要求，具备较强的电网适应能力及电网友好型风电机组的基本特征。 (航 商)