登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
哈尔滨工业大学副教授孙飞
以下为发言实录:
哈尔滨工业大学副教授孙飞:人类能源需求有大尺度和多尺度,低效和高效。不同尺度的能量需要不同尺度的能量供给和器件,包括材料。小到生物体,到大的地区及城市的供电。我们发电离不开火电,火电是传统大尺度的能量转化和供应方式。但这里带来很多的问题,包括大家谈的碳排放的问题,就是把化学能最后变电能,中间经历很多低匹配能量和转化的过程。电能的发电效率是40%。现在做很多电化学储能和太阳能电池,这些能量供应体系是基于高能量之间的转化。我最早做火电的工作,我想谈火电或者说煤炭的重要作用。
现在有风电、光电及可再生能源,但煤炭未来一段时间仍然是中国经济发展主要的能源基础。如果火电没有办法替代,火电怎样更好的发展?燃煤发电仍然是大尺度能量供应和中国经济发展的支撑。2018年煤电突破10亿千瓦。煤结构当中什么都有可以产生很多的污染物,产生PM汞和大气当中的有机复合物都是我们需要解决的问题。今天的污染控制形势依然严峻,要向着深度、协同和资源化的方向发展。储能的角度来说,新能源加剧了负荷波动,储能技术需求迫切。大家谈到了弃风(光)的现象。未来如何更好地燃煤发电,大家也都是非常熟悉的。煤燃烧产电的清洁资源化,现在搞煤炭方向,国家立了很多重大的研发专项。风电和光电的负荷进来以后需要搭建储能系统。智慧供电系统源网荷储系统,主要的就是电化学储能方式的应用。对于电化学储能的方式大家也很熟悉,我们从理解上来说,从储能机制上来说包括电池和电容器。应用场景也不一样。动力电池主要针对电池或者锂电池,包括钠硫电池和钠电池,主要用在消费电子,电动汽车。超级电容器也是有应用场景的,在一些长寿命和大功率输出能量的场合,交通运输,升降启停,工业自动化等。哈工大因为军工比较有特色,所以现在很多航天都在做一些电池弹射,我们想把超级电容器弄进去。做一个简单的比较,两类典型电化学储能方式的对比,电容器能量密度比较高,但循环的寿命和功率密度相比是比较低的。我们未来的方向肯定就是对抗的状态或者说两种能量供应体系。电容器想发展更高的能量密度,电池想把功率密度和循环寿命提高,希望有一个Balance的过程。
多孔碳材料是碳材料当中的一种,这是重要的吸附或者储能介质。现在储气和污染物的吸附。碳分子筛实现氮气和氧气的分离。碳基材料的电化学储能。锂电池用的材料就是石墨和钠电池。超级电容就是拿高性能的活性炭做超级电容器,碳是重要的介质。碳科学发展的本质科学问题是什么?我认为就是活性与稳定性的协同。从外观的形貌及微观的形貌有很多,如果从纳米级别或者说更小的级别,碳材料本身可以归结为三方面。形貌和孔隙,发展怎样的孔隙,怎样的比较面积从而实现这种吸附和储存,更多的活性吸附面积。还有就是化学基因或者缺陷,它影响了碳材料的电子特性和碳材料表面的极性。影响储能稳定性的是微晶结构,从活性的角度来说肯定希望快速获得大容量。如何保证循环使用寿命?对电化学储能来说,它循环多少次,循环寿命是怎样的,我认为它的活性和稳定性是本质。
搀杂工程,现在大家都认为是缺陷工程。碳的杂化和复合形式决定了碳的本征存在形态。我们认为现在很多熟知的活性炭和煤炭,其实是属于碳的一种,没有像石墨烯那样形成更大尺度的。碳本征的形态可以进行调控,获得各种各样的碳的材料。碳材料的缺陷和搀杂构成了碳的实际存在形态,我们都希望得出的材料是完美的,但缺陷是常态。它的缺陷有很多种,我们碳材料里最基本的活性炭放在空气里有一段时间,它的缺陷种类包括外引入的缺陷,本征缺陷。碳基面的曲率和位错也是缺陷的一种,这对能量和物质的储存产生重要的影响。吸附储能领域,热催化和电催化以及光催化领域,大家都关注。我在美国和导师合作讨论一个问题,我们利用一个工艺做合成碳材料,把缺陷和孔隙协同调控,这是组装的过程。实现氮含量和孔隙完全的可调控,我选用了可调控的孔隙的造孔剂。我们做最高的氮搀杂量可以达到25%。可以把碳的微晶结构缩小,很多的时候碳微晶的发展,微晶减少了,引入很多的活性组份,增加了碳晶格无序性。氮搀杂引入进去以后有奇怪的现象,是把整个碳基面都影响了。
一个学生做了一件事,现在的锂电池和超级电容器需要填补,想发展混合电容。这种材料,氮搀杂的材料有很强的负极的性能。做正极的时候对阴离子的吸附能力很强,能不能构筑全碳的结构。基于材料的评价,确实能量密度很高,当时可以做到接近200多个瓦时每公斤。电容器的角度已经开始接近锂离子电池的能量密度。功率密度最高也可以做到10几千瓦/公斤。循环寿命当时也不错,我们对比的就是一直用的,包括石墨做这种负极,性能也是不错的。我们和新奥集团合作,能量密度可以到达20-30瓦时/公斤,5C循环寿命可以做到两万次。
我们想能不能把非常稳定的结构引入到碳结构当中,增强碳的稳定性。我们发现自然界的材料金刚石、碳化硼。我们选择的都是比较便宜的原料,我们用蔗糖、淀粉也可以,最后做出的硼搀杂的碳材料。硼搀杂确实提高了碳的石墨化度。我们后来讨论也发现一个事情,硼本身有催化石墨化的效果。我们最早做燃烧,因为这个材料烧,没搀硼的时候,材料500度的时候就被烧没了,加了硼以后到750度以后结构还是很稳定的。这种材料的结构应该很强。当然我们也做了一些孔隙的调控,也做了其它的调控。我们最后做了一个锂电池,发现了作为负极来说循环三千次。含硼结构多次循环以后仍然规定。但氮搀杂结构加入进去循环2000次以后表面的氮含量没有了。现在材料为什么搀杂,就是想使得浸润性提高。把硼搀杂进去以后,氧含量也提高了,从4%不到增加到8%,而且这里确实引入很多的硼碳结构。把硼搀杂的过程中会把氧也会吸附进去,最后它的浸润性提高了。做超级电容器当时表征是一个水系的电容器,材料层面上的评价也是比较高的水平,而且循环了十万次,容量保有率也很高。前面提出了围绕新的认识,然后做了一些量化的计算,我们发现缺陷搀杂进去以后,确实不仅引导阳离子,阴离子的吸附也会增强。缺陷的构筑还会对其它的能量转化储能有很多的影响,除了电化学储能,包括现在做的一些热的催化过程,还有一些电催化,这些工作都有学生在做,也都发现了碳的缺陷工程是一个很有意思的事情。
基本的科学问题角度挖掘,现在有一个新的认识,碳结构引入缺陷以后,还会引发很多的自旋。这些现象引发很严重的思想,从点对点的影响强度可能发展到点对面或者说大尺度的,由点及面的影响。这个影响可能相当于一个很小的东西撬动了整个材料的改变。
煤基碳材料。煤炭消耗,如果我们把2017年所有煤炭消耗加在一起,载重60吨的列车可以绕地球21圈,这是直观的数据。虽然煤炭不用,但现在来说支撑经济发展的背后还是重视碳资源的利用。低碳是大自然给人类的财富,如果把时间比成一个月,中国人会在0.1秒内把煤消耗。除了付之一炬,能有更好的利用吗?如果从原料的角度分析各类固体碳材料的制备路线,气相、业相、固相,它的碳含量是增加的。碳全部变成固体碳,大的格局来说不转化成二氧化碳,全部变成固体有用的碳材料,这也是很好的一件事。中国是欧亚大陆煤炭储量非常丰富的国家,我们这种煤炭资源怎么更好地用。本来化石能源当中的煤炭如果从碳的分布角度来说,煤炭或者说化石能源就是最大的碳的来源。无烟煤等级的时候碳结构已经开始呈现石墨或者说类石墨的结构。从这样的角度来说,我们认为煤炭就是碳材料本身家族中的一员,这应该怎么用,它的价格很便宜,固体碳的含量高,密度也很高,这个应该怎么转化。如何通过不同类型的碳资源的定向裁减和组装,实现向功能碳材料的演变,这是提出的一个问题。最常用的就是变成活性炭或者说活性胶,简单的物理过程。整成石墨以后再进行向石墨烯的转化。现在的问题是质量底,结构调控度低。从中国的碳材料的市场角度来说,活性炭都很熟悉,但活性炭在中国是什么局面?我们卖给美国的活性炭600-800美元一吨,美国加工一下进口到2000-3000美元一吨。活性炭产业需要改变资源消耗型的生产及出口现状,提高产品附加值。最基本的碳材料也是有很大的发展空间。不同的制备方法也会发现,这里品质和成本是关键,高性能的石墨烯现在很难做出大面积的层状结构。低品质的有很多,现在做石墨烯的市场比较混乱,各样的石墨烯都有。
煤结构向碳材料演变及功能化的技术思路。我们这里希望进行一个全组份的利用,挥份发挥催化的作用。脂肪酸的结构是构筑缺陷,苯基的芳香结构也会有所发展。高阶煤怎么做成现在比较好的可以用的超级电容的材料。低阶煤是活性高,容易调控。高阶煤的稳定性很高。低阶煤搀杂,利用氨气,我们做一些电容器性能和纳米锂电池负极的表征。低阶煤进行结构的处理,预碰撞以后很多的催化剂可以嵌入到里面经过一个活化过程。比较面积可以做到三千多,还有大量的石墨烯结构。能量密度做到接近100瓦时每公斤。在美国和GM公司合作,它说材料能不能拿来做除甲烷的吸附剂,美国通用汽车公司采用的碳基吸附剂除甲烷在68左右。调控石墨烯的含量,可以提高石墨烯的一些组份。2016年完成小试。高阶煤怎么做,一千度的活化以后,表面面积可以做到3000多。振实密度可以达到0.35克厘米。微晶结构的表征也发现石墨化的程度很高,导电率不错。氧结构没有了以后,循环的稳定性增加了,做一万测的性能测试。商业的活性炭来说,我们只是基于材料的评价。不管是功率性的还是能量密度,还是振实密度都是优于现在商用超级电容器。杂质控制的也很好,也满足商用超级电容器的需求。
(以上内容根据速记整理,未经嘉宾审核)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
内蒙古华电氢能科技有限公司实施的工业天然气掺烧绿氢示范项目天然气掺烧绿氢排放物降低20%以上!这一突破性成果不仅有效助力自治区绿氢“制储输用”全产业链发展,同时也为包头市零碳能源转型注入强劲动能。在华电氢能工业天然气掺烧绿氢示范项目现场,各类设备有条不紊地运转着,制氢站集控室内,工
最近《人民日报》通过专访任正非对外释放了重要信号。其中也讲到了,AI竞争的背后,是要有充足的电力、发达的信息网络,而中国有这样的优势。可以说,AI的尽头是算力,算力的尽头是电力,这已成为科技行业的共识。本期「电网深谈」邀请了阿里云能源行业首席架构师黄振、浙江省电力负荷管理中心孙钢、浙
为进一步贯彻落实《氢能产业发展中长期规划》要求,引导行业健康有序发展,国家能源局组织行业相关机构和专家编制了《中国氢能发展报告(2025)》(以下简称《报告》)。4月28日,国家能源局能源节约和科技装备司副司长徐继林在解读《报告》时称,发展氢能产业对加快规划建设新型能源体系,实现碳达峰
北极星氢能网获悉,6月20日,象山县人民政府发布了《关于印发象山县低空经济“百岛千航”实施方案(2025—2030年)的通知》。《通知》提出:主要目标产业发展初具规模。培育壮大一批具有市场竞争力的低空经济企业,着力构建以生产重载长航时低空运载器为主体,以低空安全监测、数据通信及动态感知一体
今年6月25日是全国低碳日,主题是“碳路先锋、绿动未来”。近年来,江苏积极践行绿色低碳理念,有效发挥城市、园区、企业等不同主体的主动性和创造性,探索行之有效的经验做法,形成了一批可操作可复制可推广的发展模式和典型经验。现推出江苏绿色低碳发展创新实践企业篇:南京钢铁股份有限公司南钢积
北极星氢能网获悉,6月18日,龙海区人民政府与厦门大学嘉庚创新实验室就“海上未来能源科学中心——厦漳海岛绿氢科研示范工程”进行签约,双方将打造可再生能源与氢能全方位综合利用解决方案和示范场景,共同开展关键技术攻关、高层次复合型人才培养和产业应用示范推广工作。据悉,该项目选址落地龙海
6月27日,云南勐腊县2025年第一批集中式光伏发电项目投资主体优选中选结果公布,中标人为华能澜沧江水电股份有限公司。本项目划分为3个标段,项目规模合计340MW,项目建成时限均为8个月,项目投资人负责项目的开发、并网投产的全部资金筹措,项目建设过程中的招投标管理、项目建设管理、项目并网、运营
6月25日,宁德时代与浙江省海港投资运营集团有限公司(以下简称“浙江省海港集团”)在宁德签署战略合作协议。双方将聚焦低碳港区与园区建设、船舶电动化、港口机械设备电动化和重卡充换电、仓储物流、电池回收等方面,共同探索并实践港口物流领域的“产业新能源化”发展路径,助力港口智慧绿色转型。
在祖国北疆,内蒙古乌兰察布广袤的大地上,成片的光伏板如蓝色海洋泛起涟漪。不远处,一排近百米高的风电机组擎天而立,勾勒出一幅壮美的绿色画卷。四个月前,蒙西电力现货市场转入正式运行。作为全国首个实现新能源全电量入市的现货市场,蒙西地区以“发用双侧全电量参与”“日前预出清+实时市场”等
为推动国家能源规划、政策和项目落实,按照国家能源局规划监管工作要求,湖南能源监管办建立健全湖南“十四五”能源规划重点项目建设进度监测机制,分月开展监测分析,督促协调重点项目按规划推进落实。现将2025年6月监测情况简要通报如下:截至2025年5月底,纳入监测机制的能源建设项目计划投资共3395
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年6月23日-2025年6月27日期间发布的储能项目动态整理如下:国内首座大型锂钠混合储能站黑启动试验成功近日,南方电网公司在位于文山壮族苗族自治州的国内首座大型锂钠混合储能站——丘北县宝池储能站圆满完成国内规模最大、电压等级最高的构网型储
近日,蓬溪生态环境局对四川省盈达锂电新材料有限公司10万吨/年锂离子电池正极材料磷酸铁锂前驱体技改项目进行环评公示。项目位于四川蓬溪经济开发区,投资3000万元在现有厂区内进行技术改造,最终形成年产10万吨锂离子电池正极材料磷酸铁锂前驱体的生产能力。资料显示,四川省盈达锂电新材料有限公司
2025年6月19日,欧洲议会在法国斯特拉斯堡通过《清洁工业协议决议》及《电网自主倡议报告》,旨在推动欧盟工业脱碳进程并提升能源系统灵活性。《清洁工业协议决议》核心内容该决议聚焦工业部门的绿色转型,提出以下措施:能源成本降低:通过《可负担能源行动计划》推广清洁能源,目标到2030年将欧盟能
受供需突变、债务高企、技术竞争力不足、供应链脆弱、地缘政治加剧贸易与投资不确定性等多重因素冲击,锂电产业链公司正经历前所未有的生存挑战,行业分化加剧,洗牌步入深水区,一场关乎存续与出局的战役已经打响。“红海”搏杀从高歌猛进到销声匿迹2025年全球电池行业破产、退市事件频发。在国际市场
6月23日,湖南省工信厅印发关于开展先进制造业创新联合体征集工作的通知。根据文件,创新联合体是由行业领军企业牵头,以解决重点产业链发展需求为目的,通过市场化机制,联合产业链上下游企业、高校和科研院所等科研力量,组成的体系化、任务型创新合作组织。创新联合体聚焦湖南省“4×4”现代化产业
北极星储能网获悉,6月25日,振华新材在投资者互动平台上表示回答投资者有关公司固态电池原材料产品及供货的问题。固体电解质及其改性三元业务情况:公司在行业内率先完成固态电池关键材料的技术突破,成功开发出兼具粒径小(纳米级)、空气稳定性好、离子电导率高、分散性好的复合固体电解质材料,目
今天起,全国各地陆续公布2025年高考分数线,成绩“出炉”后,如何选择院校及专业?中关村储能产业技术联盟(CNESA)对当下热门专业——储能科学与工程进行了解读,包括专业特点、院校选择、就业前景与发展潜力、重点高校专业培养特色等方面进行了梳理和更新,供考生和家长决策参考。专业背景与战略意
春分而登天,秋分而潜渊。2025年上半年的碳酸锂市场,正是处于一种阴沉、隐忍的氛围之中。市场总体供需两旺根据ICC鑫椤锂电统计,2025年全球锂资源产能达到190-195万吨(LCE当量),由于各种原因,实际产量约为160-165万吨,仍高于实际需求约20万吨左右,供大于求的格局并未改变。在此背景下,2025年上
北极星储能网获悉,6月20日,盐湖股份披露投资者关系管理信息,回答投资者问题。2025年,公司正式融入中国五矿体系与中国盐湖,公司将牢牢把握融入央企平台的历史机遇,以高度的责任感与使命感,全力投身世界级盐湖产业基地建设。现各项业务有序开展,主要产品生产和销售稳定,为后续公司发展奠定了坚
北极星储能网获悉,6月18日,华盛锂电在投资者互动平台上表示,固态电池凭借其高能量密度、高安全性等优势,应用前景十分广阔。公司近年持续关注固态电池材料的研发,目前已完成了多种固态/半固态电池适配材料的实验室试制,比如半固态电解质添加剂双三氟甲磺酰亚胺锂、高纯硫化锂、新型硅碳负极、单壁
近日,富临精工股份有限公司发生工商变更,注册资本由约12亿人民币增至约17亿人民币,增幅40%。值得注意的是,虽然注册资本增加,但股东数量、持股比例未发生变化。这种情况通常是由于所有股东按原持股比例增资,导致各股东的持股比例保持不变,进一步反映了资本对公司前景的看好。资料显示,富临精工
近日,为推动再生资源循环利用,规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料的进口管理,生态环境部、海关总署、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、商务部、国家市场监督管理总局联合发布《关于规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料进口管理有关事项的公告》,自2025年8月1日起实施。公告
北极星储能网总结08月09日要闻,电网侧储能僵局:国家电网踩下“急刹车”未来将何去何从?;中国电科院杨凯:电力储能中的安全问题及应对技术;新能源汽车动力电池产业梳理等更多详情:电网侧储能僵局:国家电网踩下“急刹车”未来将何去何从?中国电科院杨凯:电力储能中的安全问题及应对技术新能源汽
储能系统/电站的安全事故,往往都是由于在预警缺失或滞后的情况下,电池自身热失控或是其他外部因素导致电池起火而引发的,由于缺乏有效的安全防护措施,电池的初期火灾迅速蔓延,而现有的消防措施并非是针对电池火灾而配置的,因此,电池初期火灾无法得到有效抑制,最终演变为大规模火灾,导致整个储
8月7日-8日,由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在北京召开,在8月8日分论坛一“风光储创新技术专场”中,国网山西电科院电网技术中心主任王金浩作“山西电网高比例风电光伏接入趋势与应对思路”报告。5月29日,中央全面深化改革委员会第八次会
8月7日由华北电力大学、中国可再生能源学会主办,中关村华电能源电力产业联盟、中国电力云平台、中国可再生能源学会储能专委会、《太阳能学报》、《太阳能》杂志承办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在华北电力大学的北京校区召开。会议为大力推广风能、太阳能、储能创新技术,推动风
说锂离子电池在地理储能里面到底是什么情况,这是从储能联盟里面拿到的数据,这是统计的2000年到2018年的,从这里面来看,全球的累计储能装机是180GW,这里面抽水蓄能是占了94.3%,抽水蓄能是第一位的,这里面电化学储能是排在第二位的,有专家讲说其他的储能排的位次,可能每年这个位次后边这几位还是
湖南电网60MW/120MWh储能电站的特色主要有:第一是在国内创新采用电池本体租赁模式。第二是在市区建设了单体容量最大的室内电站,20MW/52MWh的储能电站。第三是其中两个储能站点在国内率先被打造成三站合一典型试点。——国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司高级工程师黄际元8月7日-8日由华北电力大
全钒液流电池这种储能系统有两种接口,一种是交流,就是交流互联,还有一种是直流互联,在交流互联里面比较清楚的DC/AC的模型非常多,我们主要做的直流互联怎么做,双向直流分类非常多的,有隔离的、非隔离的,这个过程里面引起大家重视的就是隔离性的,对我们液流电池安全问题非常重要,目前锂电池很
为了实现移动式的储能,我们在能量密度和功率密度方面都需要进行考虑,尤其是能量密度方面,我们需要一个体积能量密度和质量能量密度都要达到比较高的标准。锂硫电池的穿梭效应,我们柔性的凝胶电解质多硫离子是溶解不了的,因此会被很好的隔离在正极上面,不会向负极进行迁移,可以很好的提高锂硫电池
超级电容器双电层的结构从无序形成一个有序的结构,电能就储存在这里。能量都储存在这个界面上,所以电极材料一定是多孔的,有比较大的材料才可能储存更多的电能。多孔材料的表面,它的结构有很多可变的因素,到底什么样的材料,什么样的表面对双电层结构储能有什么影响,我们怎样控制制备过程得到更好
随着储能介入,我们觉得对离网下的VSG功能,提高稳定性,同样需要附加虚拟同步及的功能,我们这里面介绍20千瓦的怎么做离网的,离装的VSG一个是单机的离网VSG还有多机并联,离网主要是空间惯性、稳定性,基于有功—频率环控制,虚拟同步及的有功调频方程,可以得到有功的方程。——北方工业大学电气与
我国风能、太阳能等可再生能源发电装机快速增长,正在成为电力能源的重要组成部分,有力促进能源结构调整。通过发展大规模电能转换与储能技术,调节电力能源的产生、输送与消纳的全过程,尤其是通过不同能源形式之间的高效转化技术,实现不同能源的互联互通,成为能源高技术战略方向之一。储能是智能电
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!