2018年世界科技發(fā)展回顧 多國(guó)發(fā)力鋰電池、氫燃料電池

　　2018年，美政府在大力推動(dòng)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，持續(xù)加大對(duì)太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮堋⑸锬艿刃履茉搭I(lǐng)域的研發(fā)投入。眾多新能源領(lǐng)域中，新型鋰電池等研發(fā)成果引人注目。而日本研究鋰電池負(fù)極大容量化成功，大規(guī)模開(kāi)始制氫系統(tǒng)投建，其他各國(guó)在新能源的開(kāi)發(fā)上也是不甘落后，多以鋰電池和氫燃料電池為主進(jìn)行新能源研究。

　　美國(guó)

　　新能源成果突出，生態(tài)安全備受重視

　　2018年，美政府在大力推動(dòng)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，持續(xù)加大對(duì)太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮堋⑸锬艿刃履茉搭I(lǐng)域的研發(fā)投入。

　　眾多新能源領(lǐng)域中，新型電池研發(fā)成果引人注目。750次充電/放電循環(huán)后仍能正常工作的新型鋰空氣電池、容量大且壽命長(zhǎng)的可充電水基鋅電池、靠細(xì)菌發(fā)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(xiàn)有電池性能方面，科學(xué)家也取得不少成果。他們將有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高至15%，將鋰離子電池的容量提高了40%。布朗大學(xué)開(kāi)發(fā)的新型燃料電池反應(yīng)合金催化劑，在活性和耐久性方面更是超過(guò)了能源部2020年車(chē)用電催化劑技術(shù)指標(biāo)。

　　在維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全方面，盡管政府最新氣候評(píng)估報(bào)告稱(chēng)，氣候變化將給美國(guó)帶來(lái)多重傷害，但并沒(méi)有說(shuō)服特朗普總統(tǒng)?？茖W(xué)家依然不遺余力游說(shuō)，不僅發(fā)文稱(chēng)美墨邊境墻會(huì)嚴(yán)重危害地區(qū)生物多樣性，還對(duì)歐洲將木材作為低碳燃料的政策提出質(zhì)疑。在具體研究方面，甲烷溫室效應(yīng)的證實(shí)、金屬鉍“催化可塑性”的發(fā)現(xiàn)、可再生可降解乳蛋白包裝材料的開(kāi)發(fā)等成果，都成為保護(hù)全球生態(tài)環(huán)境安全的助推劑。

　　日本

　　鋰電池負(fù)極大容量化，制氫系統(tǒng)投建

　　大容量不劣化的鋰電負(fù)極研發(fā)成功。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所新開(kāi)發(fā)出了一種鋰離子電池使用的負(fù)極，容量約為目前主流的石墨負(fù)極(372mAh/g)的5倍，與一氧化硅的理論容量基本一致。新開(kāi)發(fā)的電極在反復(fù)充放電200多次后，容量依然沒(méi)有變化，確認(rèn)具備大容量、長(zhǎng)壽命的特性。利用此次開(kāi)發(fā)的電極有望提高負(fù)極的能量密度，推動(dòng)鋰離子二次電池實(shí)現(xiàn)大容量化和小型化。

　　世界最大規(guī)模利用可再生能源的制氫系統(tǒng)在福島投建。2018年8月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)、東芝能源系統(tǒng)、東北電力及巖谷產(chǎn)業(yè)合作，開(kāi)始在福島縣浪江町建設(shè)利用可再生能源制氫的氫能源系統(tǒng)“福島氫能源研究站”，系統(tǒng)裝置具備世界最大規(guī)模的1萬(wàn)千瓦制氫能力。利用該系統(tǒng)制造的氫預(yù)定用于燃料電池發(fā)電用途及燃料電池車(chē)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(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)大功率、高熱效率、低排放。產(chǎn)綜研與日本岡山大學(xué)、東京都市大學(xué)、早稻田大學(xué)組成的研究小組，在小型發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，利用氫燃料優(yōu)異的燃燒特性確立了新的燃燒方式，開(kāi)發(fā)出全球首款能實(shí)現(xiàn)高熱效率和低氮氧化物(NOx)的火花點(diǎn)火氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　東海核燃料再處理設(shè)施報(bào)廢計(jì)劃獲批。日本“原子力規(guī)制委員會(huì)”2018年6月批準(zhǔn)了由日本原子力研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)提交的東海核燃料再處理設(shè)施報(bào)廢計(jì)劃，耗資1萬(wàn)億日元，報(bào)廢時(shí)長(zhǎng)預(yù)計(jì)將持續(xù)70年。

　　俄羅斯

　　大氣治理取得進(jìn)展，核廢料和水處理有新法

　　大氣污染防治方面，俄羅斯國(guó)立秋明大學(xué)的科研人員研發(fā)出液滴懸浮約束方法，并可進(jìn)行定量液滴有序成團(tuán)，此項(xiàng)工作可用于大氣中污染物擴(kuò)散機(jī)理的研究，制定生態(tài)災(zāi)難預(yù)防性措施;托木斯克理工大學(xué)研究人員使用含有3%—10%有機(jī)雜質(zhì)的工業(yè)用水和廢水，獲取了燃料氣溶膠，這種氣溶膠可用于快速點(diǎn)燃火力發(fā)電廠和鍋爐房的鍋爐，還可用于柴油發(fā)電機(jī)燃燒室以及汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)。

　　核廢料處理方面，俄科學(xué)院遠(yuǎn)東分院化學(xué)研究所聯(lián)合俄遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)，正在研制新型納米結(jié)構(gòu)吸附反應(yīng)劑，該吸附劑可用于凈化俄遠(yuǎn)東紅星造船廠內(nèi)的放射性液體廢物;俄西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家采用空化技術(shù)，讓位于乏核燃料儲(chǔ)罐底部密實(shí)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(shù)將溶解速率和沉積物回收量提高至原來(lái)的1.5倍，制備出的含放射性化學(xué)廢物的水泥混合物強(qiáng)度是常規(guī)方法的2—3倍。

　　水處理方面，俄圣彼得堡理工大學(xué)的科學(xué)家使用高鐵酸鈉替代傳統(tǒng)的氯氣對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒，新試劑用量小，不會(huì)形成毒性分解物，還能將一些危險(xiǎn)化學(xué)品分解成低毒化合物，同時(shí)殺死水中微生物;俄托木斯克工業(yè)大學(xué)能源工程學(xué)院研發(fā)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(xué)侵蝕性、毒性及燃料雜質(zhì)，具有高效、低能耗的特點(diǎn)，適用于化工、石化、冶金、紙漿造紙等行業(yè)的污水處理。