技术成果

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GB-26GB-73
TRL 5·中试

不饱和醛/酮加氢制备不饱和醇工艺

不饱和醇是生产药物、香料、染料、化妆品等精细化工产品的重要原料。当前工业生产 主要采用NaBH 介导的不饱和醛/酮直接还原工艺,虽能获得较好的产物收率,但存在催化 4 剂成本高及后续分离纯化困难等问题。以H 为氢源的催化加氢体系虽展现出优异的反应动 2 力学特性,却普遍存在选择性差的问题。相较而言,基于低级醇氢转移的催化体系因其优异 的选择性和简化的产物分离流程而备受关注,然而其缓慢的反应动力学特性导致生产效率低, 这一技术瓶颈严重阻碍了该工艺的工业化进程。因此,开发高效转移加氢催化体系以提升反 应效率成为该领域亟待突破的关键科学问题。 本工艺以不饱和醛/酮为底物,采用经济易得的低级醇作为氢供体,在自主研发的高效 多相催化剂作用下,实现选择性转移加氢反应。该过程中,催化剂具有很高的稳定性(>10 次)和选择性(>98%)。另外,通过将转移加氢过程与直接加氢技术进行耦合,成功构建 了协同催化体系,在保持超高选择性的同时,显著提升了反应效率,使产率提高达20倍以上。 这种耦合工艺为不饱和醇的绿色高效合成,提供了具有工业化前景的技术路线。可以极大提 高不饱和醇的生产能力,且选择性始终>98%。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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新生物
TRL 5·中试

固相种晶生长策略合成 Pd 基双金属催化剂技术

负载型双金属纳米催化剂是多相催化领域中一类重要的催化剂。浸渍法是制备负载型金 属催化剂最常用的方法,该方法操作简单,但可控性差,得到的双金属纳米粒子尺寸较大、 粒径分布广、合金程度低,从而导致催化性能差、金属利用率低。液相中的种晶生长法可以 实现对双金属纳米粒子尺寸、形貌和组成的精确调控;但是,通过胶体沉积的方法将其负载 到载体上时,通常会出现金属纳米颗粒分布不均匀,部分区域团聚的现象,并且金属纳米粒 子与载体间的相互作用较弱,也导致催化剂的稳定性差。为了提高双金属催化剂性能,同时 降低合成成本,开发新的合成策略实现负载型双金属催化剂的高效、可控制备具有重要意义。 本项目开发了一种通用的固相种晶生长策略合成Pd基双金属催化剂。此策略将液相中 的种晶生长法成功运用到固相中,实现双金属在载体上的固相种晶生长。获得的负载型双金 属纳米粒子尺寸均一、组成可控,在载体上分布均匀。此策略操作简易、过程简单、易于放 大、同时具有普适性,可以合成包括PdAu、PdRu、PdCo、PdNi、PdZn、PdAg、PdCu等多 种Pd基双金属纳米催化剂。此外,该策略得到的催化剂载体具有珊瑚状结构,易于成型, 有很好的工业应用前景。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-77
TRL 5·中试

限域热转化策略合成 Pd 单原子催化剂技术

氮掺杂碳载金属单原子催化剂被广泛应用于多相催化、环境治理等领域。碳载体独特的 物理化学性质能够实现金属单原子的高效负载,同时氮原子的掺杂可以修饰单原子的配位环 境,提高催化性能。然而,在碳载单原子催化剂合成过程中,大量单原子被嵌入到碳基底或 微孔孔道中,使其失去活性。另外,传统的合成方法会造成金属的流失。为了提高金属原子 利用率,提高催化剂性能,同时降低合成成本,开发新的合成策略,制备具有介孔孔道的氮 掺杂碳负载金属单原子催化剂具有重要意义。 本项目开发了一种限域热转化策略合成了氮掺杂介孔碳球负载的Pd单原子催化剂。此 策略首先合成了以金属纳米簇为核、介孔聚合物为壳的核-壳型介孔聚合物球,随后经限域 热转化过程将其转化为氮掺杂介孔碳球负载的单原子催化剂。由于金属的热转化过程发生在 氮掺杂介孔碳球的内部,因此避免了金属的损失。从材料合成的角度来看,该合成过程简单 易操作,具有放大生产的潜力,可以成功制备出具有高孔隙度、高氮含量的Pd单原子催化 剂。所得催化剂中的介孔结构有利于反应传质和活性位点的暴露,同时丰富的氮物种可以作 为锚定位点捕获和稳定金属原子。该策略具有普适性,可以合成含其他金属的氮原子催化剂。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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FU-03
TRL 7·可产业化

基于玉米秸秆制备 MOFs 器件

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs) 是一种新型多孔纳米材料,具有 高比表面积、高孔隙率和易修饰改性等特点。近年来,MOFs材料在污染物吸附、多相催化、 气体分离等领域中倍受关注,其性能优势和工业化应用得到了广泛论证。然而,MOFs通常 是以粉末形式存在,为了便于分离回收,工业上通常会借助高压或添加粘结剂等方式,将粉 末材料进行成型。这一过程会极大地影响传质和活性位点的暴露,从而抑制其本征性能的发 挥。本项目以废弃的玉米秸秆为基底,制备了MOFs/秸秆成型材料,进一步开发出了一体化、 可放大的MOFs/秸秆器件。器件中MOFs的种类可以根据应用要求进行调变,MOFs的含量易 于调节,器件的形状和尺寸可以定制。相比于传统的MOFs成型材料,该材料具有更快的传 质速率,更高的活性位暴露程度,使MOFs的本征性能得以充分发挥。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-26GB-38
TRL —

高安全性高镍三元梯度正极材料制备与应用技术

正极材料是锂离子电池的瓶颈,占电池总成本30%以上,而高镍化是提升三元正极材料比容量的核 心方案。然而,正极材料高镍化后存在安全性能差、循环寿命短及表面碱性高等问题,尤其是安全性问 题,限制了其进一步的规模化工业应用。制备高安全性的高镍三元材料梯度材料,是现阶段除单晶外另 一条有望一次性解决上述三种问题且切实可行的技术路线。 高镍梯度三元正极材料是指从二次颗粒核心到表面,镍元素含量逐渐减少(从Ni →Ni )而钴和 0.93 0.33 锰元素含量逐渐增多的一种材料设计,该方案既可以利用表面含量较高的锰元素稳定材料结构、提高其 安全性能,又可以充分发挥核心高镍材料的高比容优势和循环性能,还可以降低材料表面的碱性,实现 “一石三鸟”的目的。在前驱体制备过程中引入低成本有益金属(铝、镁等元素)梯度掺杂,可进一步提 高材料的电化学性能。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-26CH-31
TRL —

卤素资源化学项目

我国是全球最大的氯气生产和消费国,氯气使用会副产大量氯化氢(HCl),国内企业 普遍采用“湿法”处理HCl,即用水吸收HCl变成废盐酸再碱中和处理后进行排放。“湿法”处 理费用高,资源浪费严重,对环境危害极大。废盐酸处理已成为制约氯化工、氟化工、新能 源等行业发展的共性难题,开发废盐酸制Cl2清洁技术具有重要的战略意义和经济价值。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-26CH-31
TRL 5·中试

有机氯副产物催化分解技术

氯化工生产过程经常伴随过氯代副产物,比如氯丙烯制备过程副产的各种过氯代产物 (俗称:D,D-混剂),这些物质不但化学性质稳定,且伴随刺激性气味,附加值低,处理 难度高,污染环境并存在安全隐患。采用焚化工艺设备投入大,运行费用高,并伴随废酸产 生。采用催化分解技术可以实现有机氯废弃物的高效分解,设备体积小、效率高,运行费用 低,可以有效克服现有焚化技术存在的问题,实现有机氯副产物的清洁处理。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-30GB-73
TRL 7·可产业化

陶瓷透氧膜制高纯氧技术

目前工业制备氧气通常采用变压吸附和低温冷凝方法,但这两种方法存在设备成本高、 耗能大等缺点。相比之下,陶瓷透氧膜制氧技术无需添加化学品,工艺简单、设备成本低, 经济效益高。与深冷制氧技术相比,陶瓷透氧膜技术的制氧成本可减少约三分之一。根据 氧气应用场景,陶瓷透氧膜制氧规模可通过模块化结构易调整,特别适合于医院、实验室 等小规模用氧环境,提供安全、可靠、便捷、相对廉价的高纯度氧气。此外,透氧膜材料 无需外加电路即可实现氧传递,传导是以晶格振动形式进行,理论上选择性为 100%,可 低成本一步制备超纯氧(纯度>99.999%),可用作电子气体,应用于半导体生产过程中的 反应性喷镀气和化学气相沉积气等。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-09GB-27
TRL 7·可产业化

颗粒规模化精准分级技术

特定大小窄粒径分布的颗粒,其性质均一,具备优异的加工性能(如流动性、均匀性和 可压性等)和稳定的化学性能(如药性、电化学性能、催化特性等),在矿物加工(砂状氧 化铝、选矿)、生物医药(透析、饲用碳酸氢钠)、功能粉体(碳酸钙晶须)、新能源(三 元正极材料)、催化剂及载体、分离填料(硅胶)等领域需求广泛,其生产技术是短流程绿 色低碳生产的关键和高端材料制造的热点和难点。然而,无论是天然颗粒还是合成粉体,其 粒度分布皆较宽,颗粒分级可缩小其分布,需要高效、精准的颗粒分级装备对其精准分级才 能获得高品质的产品。 本项目将水力分级的高效率与筛分分级的高精度相结合,利用流体的流动和混合,实现 颗粒的散式流态化,进而消除颗粒团聚并实现颗粒有序排布;利用筛网的精确过滤作用,实 现高精度分级;利用流体湍动,防止筛网堵塞;水力和筛分技术有机协同,实现了颗粒的连 续精准(≥90%)分级,最终开发出了流化滚筒筛和流化振动筛两款中试样机并在广西氧化 铝企业的中试侧线进行了充分验证,有望解决因铝矿原料差异而困扰中国电解铝行业五十余 年的技术难题,极具工业应用前景。

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GB-36GB-38
TRL —

高安全性的高镍单晶正极材料制备与应用技术

传统高镍正极材料存在安全性能差、长周期循环过程中因易粉化而导致循环寿命短等问 题,而高镍单晶是现阶段有望解决上述问题的一种切实可行的技术路线。 单晶颗粒内部无晶界,是完整的晶体形态,其机械强度和压实密度高,能有效地抑制微 裂纹在长循环时的形成与扩展,在多次充放电循环后不易发生粉化,具有优异的循环稳定性; 材料的比表面积较小,与电解质发生的副反应会大幅减少,可以有效缓解电池在高温下的产 气问题,热稳定性高。因此,低成本、低能耗、高稳定性的高镍单晶正极材料,可有效提高 锂离子电池的能量密度并解决电动汽车安全性和里程焦虑问题。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-29GB-42
TRL 7·可产业化

循环高分子材料闭环回收利用技术项目

在我国“双碳”战略及新版“限塑令”政策的推动下,发展塑料的循环经济已然成为了我国 重大需求和行业共同愿景。物理回收作为塑料回收利用的最主要方式,存在塑料降级使用、 最终通过填埋或焚烧等方式处理等问题;化学回收可以实现“从塑料到塑料”的闭环循环,同 时与传统焚烧等方式处理相比,采用塑料化学循环制备新塑料可以减少接近50%的碳排放。 因此,塑料闭环循环利用将成为塑料可持续发展的必然方向,成为推动我国实现循环经济转 型的重要途径。本技术可以在温和条件下实现循环高分子材料闭环回收到聚合单体和高附加 值化学品,具有重要的工业化应用前景。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-84
TRL —

可见波段有机光电探测器

光电探测器广泛应用于军事和国民经济领域,例如成像、遥感、通信和医疗监测等。相 较于传统无机探测器,有机光电探测器具有(1)可溶液加工,(2)成本低,(3)可集成 柔性穿戴电子器件,(4)探测波长范围可调等优点,具有极大的发展潜力和应用前景。本 项目基于经典光敏材料,设计开发了新型PIN结构有机光电探测器,能够实现超低噪声电流 和高响应度,探测能力媲美于商业化的硅探测器。目前正基于材料性质和器件性能,正积极 推进推动宽光谱响应材料和器件、大面阵成像器件的开发。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-26GB-73
TRL 2·实验室

面向能源和化工检测质谱仪器开发项目

质谱分析方法是国际公认的分析标准中不可或缺的重要组成部分。四极杆和离子阱质谱 技术可以选择性地传递特定质荷比的离子,实现离子的分离和检测,可以在不同的工作模式 下运行,如单杆质谱、多杆质谱、串联四极杆质谱等,以适应不同的分析需求,可以广泛应 用于催化反应,工业合成等领域。目前此类四极杆质谱大多数产品为外国公司垄断,自主开 发针对不同应用场景所需的国产四极杆质谱仪器具有广阔的市场应用前景。我们根据国内外 质谱仪开发的研究基础,开发了具有自主知识产权的离子源和四极杆质量分析器。并且由于 四极杆具有高灵敏度,可以检测样品中的微量物质,达到毫克到纳克的范围内,是痕量、多 元素分析的最佳技术,广泛应用于地球科学、环境科学、生命科学、材料科学、半导体工业 以及公安侦探等领域。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-25SEI-06
TRL —

面向工业用氢的液体有机物储氢技术示范

在全球能源向清洁化、低碳化转型的进程中,氢能作为未来国家能源体系的重要组成部 分,成为战略性新兴产业的关键发展方向。山东作为工业和能源大省,炼化、焦化、氯碱等 行业副产氢资源丰富,具备发展氢能产业的先天优势。然而,在工业用氢领域,却面临着一 系列严峻挑战。例如,氢能在生产和消纳环节存在规模、强度、时间、空间、成本、政策等 多方面的错配问题。大量氯碱工业副产氢运输困难,只能小规模、近距离、多频次地向加氢 站供氢,导致成本高昂;部分可再生能源装机产生的绿氢因难以储运而被放空,造成资源浪 费。这些问题严重阻碍了氢能在工业领域的广泛应用和发展。 本项目以液体有机物储氢技术为核心开展示范,主要创新点是:一是突破传统思维,构 建工业用氢新场景,规避加氢站应用限制;二是安全可靠,储运安全且工艺绿色低碳;三是 产业链兼容性强,甲苯原料充足、供应链成熟;四是成本低,避免多项附加投资与政策成本; 五是探索创新,突破电催化加氢理论障碍。项目将开发1万吨/年甲基环己烷储氢装置(配套 100 Nm3/h MCH脱氢备用装置)工艺包,与四川新蓝、山东海泽等合作,建立德阳、莒县 储氢装备生产线,并推动MCH技术在日照绿氢链高端化学产业园源网荷储一体化项目中应 用。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-38GB-44
TRL 7·可产业化

直接甲醇燃料发电系统技术

直接甲醇燃料电池是直接利用甲醇水溶液为燃料,空气作为氧化剂的新型发电装置。本 项目根据应用场景需求,涉及小到几十瓦、百瓦级的便携式应急电源,大到千瓦级的固定式 备用电源。 项目阶段与进展 本项目采用自主研发的直接甲醇燃料电池膜电极与石墨/金属双极板设计及生产工艺, 已完成25~200W直接甲醇燃料电池的实验验证及1kW直接甲醇燃料电池电堆的设计和短堆 实验验证。并与自主设计电控系统耦合,实现甲醇供液系统、空气供给系统的控制与发电系 统电力的稳定输出。 直接甲醇燃料电池与发电系统  知识产权情况 本项目已申请相关专利5项,具有独立完整的自主知识产权。  应用前景 独立的便携式应急电源,可用在军事单兵作战领域 极端环境下的离网独立供电 与风能、太阳能等清洁能源组合供电联用,形成绿色电源供应系统  合作方式 共同开发、技术许可/转让等 -156- 新能源

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-38SEI-06
TRL 7·可产业化

长续航无人机氢燃料电池技术

当前工业级氢燃料电池无人机在续航时间与耐低温能力方面优势较为显著。氢燃料电池 的能量转化效率超过50%,功率密度可达1kW/kg,并且其耐低温性能支持在极端环境(如- 20℃)下稳定运行,解决了传统动力无人机续航时间短、低温性能衰减等行业痛点。凭借 长续航与低温适应性的双重突破,氢燃料电池正逐步成为工业无人机动力系统的核心解决方 案。 项目阶段与进展 本项目围绕氢能燃料电池无人机动力系统的开发,重点突破小型化与轻量化技术瓶颈, 取得阶段性成果: (1)燃料电池核心技术创新:通过创新性双极板流场设计与集成化膜电极架构优化, 开发出高功率密度燃料电池系统。该技术方案在保持结构紧凑性与轻量化的同时,展现出优 异的综合性能表现,为燃料电池系统的工程化应用提供了创新技术路径。 (2)氢动力无人机系统构建:构建3kW级燃料电池电堆,集成自研控制器,工作温度 范围扩展至-20~40℃,寿命突破3000小时;完成25kg级无人机平台适配,空载续航150分 钟(12L储氢瓶),巡航作业下续航可达120分钟。物流载重型燃料电池无人机(100kg级) 处于开发阶段,将搭载10kW级燃料电池电堆组,计划于2025年内完成试飞。 (3)产业化推进:通过覆盖核心材料、关键部件到整机系统的全产业链技术体系,实 现燃料电池系统制造成本的降低,显著提升市场竞争力。目前已完成氢动力无人机在低空经 济领域的示范验证,并衍生开发出氢能观光车等应用产品。后续将聚焦连续化生产工艺开发 与电堆功率密度升级,加速商业化进程。 图无人机用氢燃料电池电堆与无人机巡检示范 -154-  知识产权情况 已授权专利5件,5件发明专利

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-73SEI-01
TRL —

能源大数据系统建设与应用平台

能源大数据系统建设与应用平台是一个基于空间管理能源大数据,并支持科学研究和应 用开发的技术平台。通过在线编辑、数据导入、接口推送等统一管理各项目数据及权限,通 过简单配置实现地理信息数据可视化。云数据库+丰富的配置项+通用后台接口,支撑面向 配置的二次开发,大幅降低项目开发成本。 图1能源大数据系统建设与应用平台

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-36GB-38
TRL 5·中试

高品质 Pt/C 电催化剂批量制备技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种以可传导质子的聚合膜为电解质的高效清洁能 源装置,其核心原理是通过氢气在阳极氧化生成质子(H⁺)和电子(e⁻),质子通过质子交 换膜迁移至阴极,电子则经外电路形成电流,最终氧气与质子、电子在阴极结合生成水,整 个过程仅排放水且无污染。PEMFC具有高功率密度、快速启动、低温适应性及模块化设计 等优势,广泛应用于氢燃料电池汽车、便携式电源和分布式发电系统。碳载Pt基催化剂是 PEMFC阴极的关键催化剂,但存在着制备难度大、成本高昂、金属利用率低、稳定性差等 问题,严重制约了PEMFC的商业化进程。 目前,商用Pt/C催化剂多数以实心碳材料为载体,大部分Pt颗粒沉积在载体表面,与离 聚物中磺酸基团直接接触,导致Pt颗粒被毒化使活性降低,同时表面Pt颗粒也容易发生脱落、 团聚长大。而介孔碳“限域”策略成为解决以上问题的关键,但现有可商业化的介孔碳成本高、 介孔尺寸及碳颗粒尺寸不可控,导致限域在内部的Pt颗粒由于传质距离限制而失去作用。 该技术构建了具有可及介孔结构的碳载体,实现了比表面积、孔径及孔体积等参数的有 效调控,并实现了批量化制备;进一步开发了有效的负载策略,将Pt颗粒引入到介孔中,制 备了介孔限域的Pt/C催化剂,其中Pt颗粒与离聚物在空间上处于“接近而不接触”的理想状态, 降低了离聚物对Pt催化剂毒化作用,提高了Pt的利用效率及稳定性。该产品具有自主知识产 权,可应用于PEMFC、PEM电解水等领域,有助于提升PEMFC的核心竞争力。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-73
TRL 7·可产业化

甲烷二氧化碳干重整技术

甲烷干重整(CH + CO →2CO + 2H ,DRM)作为一种典型的CO 利用(CCU)技术 4 2 2 2 被广泛研究,对减少CO 排放和实现我国双碳目标具有十分重要的意义。干重整技术可应用 2 于焦炉气、煤/生物质热转化过程、工业尾气中的CH 、CO 的转化利用等领域。 4 2 研究所团队针对干重整技术难点,开发了新型DR-2催化剂,稳定性评价1000小时,该 体系在保持高甲烷、二氧化碳转化率的同时,具有优异的抗积碳性能。

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新生物
TRL —

高效“酯化-转酯化”制备一代生物柴油工艺技术

该项目以地沟油等废弃油脂及其他植物油为原料进行生物柴油生产,具有工艺简捷,运 行稳定,产品优良等特点。特别对于地沟油等废弃油脂,一方面实现其资源化利用,减缓地 沟油等对环境及人体健康的危害,另一方面可以大大降低生物柴油的生产成本,促进生物柴 油工业的发展。 高温甘油酯化反应使油脂原料中游离脂肪酸与甘油反应生成相应的甘油酯混合物,与 传统的酯化脱酸工艺相比其技术优势及创新点主要在于: (1)无催化剂使用,省去了酯化反应后催化剂分离的操作, 直接可进行碱催化转酯化反应操作,简化了流程。 (2)高温条件下酯化副产物水迅速从反应体系中脱离,促进 了平衡的右相移动,可使原料酸值降低到极低的水平,有利于后 续碱催化转酯化反应的进行。 (3)酯化产物单一,均为甘油酯混合物(传统工艺为甘油酯 和甲酯混合物),后续碱催化转酯化反应参数易于控制选择。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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CH-22
TRL —

CRH-T 低阶煤多效提质技术及装备

低阶煤一体化综合提质技术(以下简称“CHT提质技术”)通过水热耦合轻度热解工艺模 拟地幔成煤条件快速提升低阶煤的煤化程度。CHT提质技术首先以4-5MPa蒸汽为动力,使 低阶煤中的水以液态形式从毛细孔道中挤出,实现低阶煤非蒸发脱水、脱灰、脱氧及初级缩 聚;将非蒸发脱水与热能梯度利用技术相结合,实现节能化低阶煤“四脱”(脱水/灰/硫/氧) 初级提质。低阶煤再经轻度热解技术脱除活性官能团和亲水官能团,有效减少低阶煤的反应 活性和亲水性,同时低阶煤发生缩聚提升密度和硬度,实现低阶煤“四防”(防自燃/回潮/粉 化/堵塞)深度综合提质。经过“四脱四防”综合提质后,低阶煤的煤化程度明显提高,主要 指标均接近优质烟煤。 工艺路线简图 CHT提质技术解决了既往非蒸发提质技术中反应器堵塞、运输粉尘多、成品易自燃等方 面存在的问题。“四脱”提质的核心设备-高压脱水反应器采用高效蒸汽分布器、柔性辅助出 料、新型气液分离器等专利技术,保证反应器汽、液、固分离可靠,出料通畅。“四防”提质 产生的副产品(煤气和焦油)可根据项目需要用于系统自供热(电)或产品外供。脱除的低 阶煤水分经亚临界氧化技术处理后,可以实现废水零排放。

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GB-73GB-77
TRL —

高速服务区小型固废气化技术

高速服务区是一个人流密集的特殊的极小区域,每天能够产生2~3吨生活垃圾及200公 斤以上市政污泥。这些固废外运处置费用每吨要800元以上,对高速服务区来说,既是一种 环境污染,也是一个经济负担。高速服务区产生的固废含有不低于1400大卡的低位热值,而 高速服务区要向过路旅客提供服务,本身也需要能源提供。如果找到一种方案,处理了垃圾 的同时又合理的利用垃圾中的热值,是一举两得的事情。 本项目就是专门针对高速服务区的固废垃圾处置做的研发。该系统可以在高效环保的处 置固废垃圾的同时,为服务区提供高温热水或蒸汽。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-78
TRL 7·可产业化

污泥高值化利用技术

污泥种类比较多,简单从来源分类可分为市政污泥和工业污泥。污泥如果处置不当就会 对环境造成危害,选择正确的处理方式,可把大部分污泥加以利用,变废为宝。 由于污泥处置不规范已经造成多起重大恶性事件。所以国家对污泥的处置出台了许多规 范性的东西,污泥的违法处置已经于2013年列入刑法。 本技术是在已经成熟完善的蒸汽烘干技术基础上开发的又一污泥脱水新方法。该技术通 过高温高压对污泥进行水热加热,在污泥加热过程中污泥中含有的水分不相变,极大地降低 了污泥加热的能耗。水热后的污泥通过简单压滤可将水分降至35%以下,该技术方案成功之 后,污泥脱水能耗可降至蒸汽烘干能耗的二分之一以下,极具推广价值。

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GB-36GB-73
TRL —

多能融合装配式能源系统研发与产业化示范

热泵技术被国际能源署列为六大清洁能源技术之一,与光伏、风电等技术共同支撑碳中 和目标。特斯拉创始人马斯克将其纳入"宏图计划",认为其减排潜力超越新能源汽车;"双 碳"目标下,《节能环保产业发展规划》明确支持热泵技术应用,国家《可再生能源发展"十 四五"规划》将其列为重点技术。欧盟“工业 5.0”计划将多能融合能源站列为关键基础设 施,要求2030年工业热泵覆盖率提升至 50%;国际巨头聚焦“多源热泵+储能”系统,国 内工业领域余热利用率不足 40%,且分散热源(废水/废气/地热)难以集约化利用;传统 能源站建设周期长,定制化成本高,制约规模化推广。 面对以上问题,需攻克三大核心技术: 1 多源输入兼容性:融合工业余热、地热、空气能、光伏等分散式低品位热源; 2 高温输出瓶颈:突破环保工质限制,实现130~150℃稳定供能; 3 工程快速交付:通过标准化设计解决定制化成本高、周期长难题。 本技术已多源热泵深度融合系统,首创单台机组兼容余热、空气能、地热、光热等多源 输入适配技术:通过多级压缩+混合工质变温相变技术,将低品位热源升温至130℃;基于 实时电价、热源波动、负荷需求,自动切换最优组合的动态协同优化算法;集成热泵动力舱、 储能缓冲舱、智能控制舱等模块化预制集成,实现了装配式能源站革命性设计。

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GB-07GB-14
TRL —

难降解有机物强氧化和绿色分离技术

我国的战略物资主要有军事物资、能源物资、粮食和水资源、医疗物资和信息技术资源 等。而白糖能与石油与粮食等资源相提并论,也被列为一种国家重要的战略物资,是因为白 糖不仅可以为人体提供所需的碳水化合物,还可以在战时为战士快速补充能量,作为抑菌疗 伤的药品,并且制成简易的烈性炸药。白糖的精炼与糖类食品原材料加工过程会产生大量高 浓度、高盐、高污染、难降解的离交废水与其它高浓度、高污染的有机废水,污染因子多且 复杂,离交水COD及TDS非常高,生物化性差,对制糖园区的环境的影响极大,需要新的 工艺技术对白糖精炼废水进行高效处理。 本项目创新”磷酸钠沉淀+湿式氧化系统+超滤+纳滤+反渗透+回用系统“处理工艺, 采用新型湿式强氧化技术,在高温高压条件下注入氧气,将有机物氧化成二氧化碳和水;系 统排水COD小于50mg/L,达到回用水水质标准要求;并首次将反渗透浓水提炼至可资源化 水平,并回用于离子交换再生液,实现资源循环利用。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-26GB-38
TRL —

工业废水废盐资源化技术

近年来高速发展的新能源行业锂离子电池正极材料生产过程中产生大大量废水,前驱 体氨法磷酸铁生产过程中会产生大量的高氨氮、高磷、高盐废水,它一方面是一种高污染废 水,另一方面它含有大量的氮、磷元素。传统的方法是解决污染问题,从早期的加石灰除磷, 加镁盐形成较难销售的磷酸铵镁,到加石灰蒸氨部分回收有用资源。 本项目针对新能源电池正负极材料加工场景下高盐废水零排放和资源化的需求,开发磷 酸铁废水资源化工艺包,创新“预处理+多级反渗透+高效电渗析浓缩+多效与MVR蒸发结 晶工艺,研制核心设备,最大限度实现资源化。能有效回收高纯水、产水100%回用,电导 率小于10uS/cm,实现废水100%资源化;预处理污泥与杂盐都用于复合肥生产,实现完全 的资源化,产出氯化铵达到GB/T2946-2018优等品,纯度达99.5%,实现完全的资源化。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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SEI-06CH-19
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零碳园区智慧能源系统项目

我国工业园区能耗占全国总能耗的60%,碳排放强度高,传统供能模式依赖化石能源。 为实现“双碳”目标,亟需构建零碳园区综合解决方案。本项目开发能源-资源-数字化集成技 术,解决核心问题: (1)清洁供能:通过光伏/风电+储能的智能微网替代燃煤供电,实现园区90%绿电自 给; (2)循环降碳:建立余热回收、碳捕集与资源化系统,将CO₂转化为工业原料,碳利 用率≥70%; (3)智慧管理:AI算法优化能源调度,动态平衡负荷,降低综合能耗30%以上。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-46GB-73
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太阳能零碳概念污水处理产业化技术

全球范围内对水质日益增长的关注以及对高效废水处理技术的需求日益迫切。传统的生 物废水处理方法,如活性污泥法,虽然被广泛应用,但在能源消耗方面存在显著的局限性, 尤其是在曝气过程中。膜曝气生物膜反应器(MABR)技术作为一种新兴的替代方案,因其 卓越的氧气传递效率和养分去除能力而备受关注。MABR技术代表了从传统鼓风曝气的重大 转变,预示着一种更可持续和节能的需氧处理方式。与传统方法依赖于将空气泵入水中以供 悬浮生物利用不同,MABR通过膜直接向生物膜输送氧气,从根本上改变了曝气过程,并具 有显著的节能潜力。 该技术成果包括多能供应集成技术系统、超低能耗无泡膜曝气生物反应器(MABR)和氢 型膜生物膜深度处理反应器(MBfR)。通过集成沼气产能、光伏太阳能及电解水制氢技术, 为污水处理提供清洁能源供应,实现污水处理过程的低能耗、高效率和零碳排放。此外,针 对工业污水及市政污水处理中的难点,研发高效节能的膜曝气反应器和适合低C/N比污水的 硝态氮深度去除技术。本技术成果为已建污水处理厂提供全面的提标改造解决方案,包括设 备升级、工艺优化、能源供应等方面。通过引入多能供应集成技术和超低能耗设备,大幅降 低能耗和外源碳源消耗。提高污水处理能力,实现水资源的循环利用和可持续发展。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-25GB-26
TRL 7·可产业化

生物航煤的非硫催化新工艺

当前,生物航煤的商业化生产主要采用以非食用油脂为原料的HEFA(酯和脂肪酸加氢) 路线,过程中以金属硫化物作为加氢脱氧催化剂;但是,因为催化剂中的硫易流失,需要在 原料中添加含硫化合物,以维持催化剂活性,导致成本增加、设备腐蚀、产品污染等问题。 此外,当前商业化催化工艺中,反应氢压普遍≥5MPa,氢耗高达500立方/吨,实际运行空速 <1 h-1,生产成本高,经济效益有待提升。 新型非硫催化工艺可在350℃、氢压3MPa条件下,实现各类油脂及衍生物向长链烷烃的 高效转化;该工艺氢耗<350立方/吨,放热少,运行空速可提升至2 h-1以上,可长周期稳定 运行;生物柴油产线的产品收率>80%,生物航煤产线的产品收率>70%。相比于传统催化工 艺,该工艺氢耗低,生产效率高,工艺流程简单,条件温和,生产成本大幅下降,适用于当 前主流油脂加氢设备和石化炼油厂的加氢装置。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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GB-01GB-44
TRL —

光伏电站生态评估与土地立体化利用技术

已建立起光伏电站生态评估机制与生态要素数据模型,能够对太阳能开发的气候、生态、 环境效应进行风险评估;同时,利用光伏的绿色能源供体以及空间效应,与土地类型及农 (渔)业相结合,进行土地生态空间布局优化,实现光伏与土地及农业的深度耦合,打造区 域土地上”1+1≥2“的方舱经济体系。 技术指标: 光伏电站建设风险评估;光伏农业耦合设计方案(实现1+1≥2),光伏电站区域土地生 态效益提升10%、经济效益提升10%以上。  应用前景 目前我国风能、太阳能已经开始跨入大规模开发利用阶段。大面积光伏发电将改变局部 辐射条件和地表能量平衡,同时可能导致生物量和生物多样性发生变化。另外,为了缓解我 国土地资源紧张和目前弃光限电状况,国家出台了一系列关于“光伏+”的复合项目要求。因 此,光伏生态评估以及以光伏农业为核心的“光伏+“模式已经成为光伏落地的前提和标配。  合作方式 技术服务、合作开发 -129- 新能源

中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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