技术成果

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

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。

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

低成本镁金属二次电池技术

储能技术是推动能源电力系统低碳转型的关键，但主流的锂离子电池技术面临锂资源短 缺（进口依赖度超60%）、供应链不稳定及安全性等多重挑战。随着储能市场规模的指数级 增长，资源短缺和成本问题将进一步加剧。因此，开发低成本、高安全的新型二次离子电池 技术，已成为储能产业发展的迫切需求。镁金属二次电池是一种基于丰产元素的新型电池技 术，镁的地壳储量是锂的3000倍，成本仅为其1/20，且镁金属负极无枝晶生长风险，具备本 征安全性。近年来，欧美各国都在镁电池领域积极布局，欧盟在2030规划中将镁电池列为最 有潜力的电池体系之一。而我国拥有优异的镁资源禀赋和完善的产业链，原镁产量占全球近 九成，发展镁金属二次电池技术具有重要的经济价值和战略意义。最近，国家发展改革委和 能源局出台的《能源技术革命创新行动计划》中也明确提出要大力发展镁基电池储能技术。 多价离子电池研究组面向可再生能源规模化存储与利用重大需求，聚焦高丰度镁金属资 源，发展镁金属二次电池技术。研究二价镁离子的固液相传输行为与存储机制，着力突破多 电子转移过程中的热动力学瓶颈问题，开发了具有自主知识产权的钛基和钒基高比容储镁正 极材料，以及具有高离子电导率和高界面稳定性的硼基镁离子电解液体系，实现了镁离子的 高效、可逆存储，构筑了高性能镁金属二次电池体系。

光伏建筑一体化（BIPV）技术

在全球气候变化形势愈发严峻的当下，城市碳中和目标已成为世界各国关注的核心议题。 我国建筑全过程能耗占全国能源消费总量的45%，碳排放量占全国排放总量的50.6%。而建 筑作为城市的主体部分，进一步凸显了建筑减碳工作的紧迫性和重要性。据中国建筑节能协 会预测，到2060年，我国建筑领域碳排放量将控制在25亿吨左右，据预测BIPV技术的全面 推广可实现年减排量约30亿吨，贡献率超过30%。 团队主要面向建筑增量与存量市场，以光伏建筑一体化领域的“短板”技术攻关和“前 瞻性”技术创新为主线，围绕光伏建筑一体化、低碳节能等领域，攻坚目前BIPV在建筑领 域应用的关键性技术问题，形成可复制、可推广，安全可靠、经济可行的发展示范模式，构 建国内领先的研发平台、创新平台和交流合作平台。打造发电与节能低碳零碳建筑系统解决 方案，使建筑由耗能建筑变为产能建筑，城市由能源消耗者变为能源提供者。 图1传统BAPV产品（左）及光伏建筑一体化（BIPV）产品（右） 技术指标： （1）高性能多样化光伏组件研发。轻质化、高效化、多彩化的高性能光伏组件，光电 转化效率达到20%以上，防火性能达到A级，满足建筑四性要求。 （2）新型保温装饰一体化光伏构件。可以装配式安装、工厂化生产的建材产品，施工 简便，整体上墙造价控制在1500元/㎡以内，比现行幕墙安装体系降低造价30%以上。 -66- （3）BIPV智慧零碳建筑集成系统设计。集合建筑节能设计、智慧能源管控系统、光储 直柔系统，为建设低碳、零碳建筑、低碳园区提供系统解决方案。  项目阶段与进展 团队已取得系统的技术成果体系，目前正在进行产业化推广。  知

质子交换膜（PEM）燃料电池电堆

质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells, PEMFCS）是一种将氢气 （H ）和氧气（O ）中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置，其具有能量效 2 2 率高、功率密度大、无腐蚀和环境污染等诸多优势，已然成为当前最具发展前景的新能源技 术之一。作为一种具有巨大潜力的清洁能源技术，氢燃料电池将成为工业脱碳过程中不可或 缺的一环。氢燃料电池属于国家重点发展的战略性新兴产业。到2025年为止，氢燃料电池已 经广泛应用于重型燃料电池车辆、航天器、数据中心和仓储等领域。未来，氢燃料电池的潜 在应用领域将进一步拓展，包括便携式电子设备、医院和军事等领域。燃料电池在中国乃至 世界的发展前景均十分广阔。 氢能装备先进制造中心可为客户量身定制不同功率的氢燃料电池电堆和系统，包括催化 剂、膜电极、石墨和复合双极板、密封件及模具等电堆关键零部件。  项目阶段与进展 可以与企业合作开发不同功率的世界技术领先的氢燃料电池电堆  知识产权情况 量身设计自主知识产权  应用前景 氢能交通、无人机、热电联供系统  合作方式 共同开发、技术许可、技术转让、技术服务等 -53- 新能源

有机固废热解气化清洁供能技术及设备

针对农林废弃物、生活垃圾、造纸及制药等过程产生的有机废弃物资源化问题，采用 “热解气化”的处理方式，可将一个乡镇产生的秸秆、垃圾或企业产生的造纸废渣、中药渣等 有机固废等进行集中热转化处理，处理后产生的燃气可以作为居民炊事用气，也可经废热锅 炉转化为蒸汽给周边地区供暖或为企业供蒸汽，同时还能产生生物炭和提取液，用于土壤改 良等。 为实现以上功能，研究所开展了有机固废热解气化清洁供能技术及设备，可将有机固废 转化为燃气/蒸汽、生物炭/炭基肥或电力。通过该技术一方面集中处理了有机废弃物，减少 对环境的污染、长距离运输成本及高昂的固废处置费；另一方面产生的燃气或蒸汽可以解决 周边居民或企业的用能需求，产生的生物炭及经加工后可作为有机肥在当地进行销售，实现 变废为宝。 成套设备包括破碎筛分、热解气化、气液分离、燃气低氮燃烧等过程，其中固废热解气 化设备是整个过程的核心设备，该设备具有占地面积小、投资节省、操作简单等优点。下面 以农作物秸秆为例，介绍有机固废热解气化清洁供能工艺流程。 图1有机固废热解气化清洁供能工艺流程

大型燃煤电厂生物质直接耦合燃烧发电技术

以清洁可再生的生物质燃料替代燃煤电厂的5%-100%的煤，支持燃煤电厂低碳绿色发展， 可充分利用现有燃煤电厂的基础设施、人力资源等，发展高效率（与新建典型30MW生物质 电厂相比（下同），是1.5-1.8倍）、高电能质量（与风光的电能完全不同）、低建设成本 （1/3-1/5）、低运维成本（约为1/10）、低补贴政策依赖、可大规模发展（英国Drax电厂已 经实现4台660MW燃煤机组100%生物质燃料的改造，生物质装机容量合计2640MW，2020年 供电量141亿度）的生物质能电汽暖多联供。提高现有燃煤机组的运行负荷和利用，提升国 有资产利用效能及经济效益。消耗生物质燃料，惠及乡镇地方经济及民生。 为了实现以上所述功能，研究所开展了生物质直接耦合煤燃烧发电技术，依托现有燃煤 电厂，新增以生物质的物料存储、物料处理和物料输送为框架的生物质耦合发电系统，实现 生物质耦合中低比例5%-40%，中高比例50-100%的混合量。系统采用单元模块化设计，根 据电厂情况不断提高比例，最终实现100%生物质燃料替代煤，成为100%纯生物质发电项目。 （a）生物质5%-40%给料发电耦合 （b）最高可达100%给料发电耦合 图1生物质与煤耦合发电模式

质子交换膜（PEM）电解槽

质子交换膜（Proton exchange membrane PEM）电解水制氢技术使用质子交换膜作为固 体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态碱性电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原 料。PEM电解水制氢技术具有电流密度大（2.0A/CM2）、氢气纯度高（99.999%）、具有快 速启动停止和快速功率调节响应的优点，适用于太阳能和风能可再生能源发电波动性输入。 氢能装备先进制造中心可为客户量身定制PEM电解槽，包括催化剂、膜电极、钛金属 双极板、密封材料等电堆关键零部件，并通过设计和系统集成制造满足企业需求的具有自主 知识产权的PEM电解槽。  项目阶段与进展 可以与企业合作开发不同功率（kW-MW级）的世界技术领先的PEM电解槽  知识产权情况 自主知识产权  应用前景 电解水制氢领域  合作方式 共同开发、技术许可、技术转让、技术服务等 -46- 新能源

氢能与燃料电池项目

及进展 双碳目标下，国内氢能源具有巨大的发展空间，氢能将主要应用于交通运输、工业、电 力、建筑等领域。在“碳达峰碳中和”（3060）的目标导向下，氢能作为一种最清洁无碳的二 次能源，凭借着来源丰富、灵活 高效、应用场景广泛等优点，在全球都迎来了巨大的发展 机遇。 聚焦绿色规模化制氢和氢气纯化，开发出系列离子传导膜材料及相应中空纤维膜、管状 膜、平板膜、催化剂等，用于电解水制氢、工业副产氢提纯等领域，完成10kW级再生燃料 电池开发及与太阳能电池联用。在电解海水制氢方面开发了一系列高价阴离子插层、原位刻 蚀生长的催化剂，展现出杰出的抗氯离子腐蚀性能。面向氢燃料电池核心关键部件双极板国 产化的重大产业需求，突破高性能超薄（1.4-1.8mm）柔性石墨双极板关键技术，完成批量 化生产工艺开发（年产能20万片），技术指标处于同类产品领先水平。推进燃料电池系统产 业化，开发燃料电池电堆（产能10MW），功率不小于50kW、功率密度大于3kW/L。燃料 电池系统集成技术，完成特殊领域用大功率发电系统开发和地面联试，开发无人机氢燃料电 池可以有效提高无人机的巡航时间3-5倍。在甲醇燃料电池方面，成功研发出千瓦级甲醇燃 料电池、便携式甲醇燃料电池（50-100W）并且通过了现场实证。  知识产权情况 累计布局专利及技术秘密10余项。  应用前景 户用燃料电池热电联供系统，氢能汽车（大巴、集卡等），无人机、港口机械等  合作方式 共同开发、技术许可/转让等 -43- 新能源

离子液体法烟气脱硫及硫资源化利用新技术

技术简介及特点 烟气中 SO 排放（酸雨，PM2.5）对生态环境和人体健康带来严重影响，同 时造成硫资源的严重浪费，据统计，排放1 吨SO 造成直接经济损失 2万元。目 前运行的烟气脱硫技术主要是湿法脱硫，但该方法腐蚀严重，副产物难处理，SO 不能回收利用。本团队开发了离子液体法烟气脱硫及硫资源化利用新技术，该技 术具有以下特点：1.能耗低，工艺简单，该离子液体价格便宜，且可以循环利用； 2.捕集率> 99%，符合目前 SO 排放标准；3.可回收高度的 SO ，纯度> 98%，进 2 2 一步制备硫酸等，实现硫的资源化利用，降低脱硫成本。 专利及进展情况 已申请 5项发明专利，其中授权 3项。与国电合作在贵州福泉电厂建立了处 理量 300Nm3/小时及 10000Nm3/小时的烟气脱硫装置，脱硫率>99%。2017 年通过 了中国环境科学学会的科技成果鉴定，关键技术指标达到“国际领先水平”。 产业化前景分析 该技术脱除烟气中 SO ，可回收宝贵的硫资源，可作为生产硫酸、液体二氧 化硫等优良原料。该技术实现了烟气脱硫装置的高效化、资源化，符合国家循环 经济的发展目标，对保护社会环境和人类的健康有重要意义。因此本技术特别适 合于以高硫煤为原料的焦炉烟气、烧结烟气以及电厂烟气，该技术是彻底解决高 硫地区烟气治理的必由之路，同时也将促进我国煤炭、电力、化工工业的良性发 展，产生积极的经济效益和社会效益，因此该技术在我国具有很好的推广应用价 值。 转化方式 技术转让 许可使用 阻燃型玻纤增强热塑性复合材料的可控制备技术

移动式水质自动监测站

应用领域： 河流断面监测、水源地水质监测、河涌水质监测、企业污染源水质监测、水产养殖水质监测、浴池水质监测。内容简介: 移动式水质自动监测站，由水质参数测定仪、水质参数变送器、数据采集卡、无线通讯模块、PLC控制单元以及相应的辅助元件组成。主要技术指标: `响应时间：1s，一个测量周期10min ·循环时间：30Min、1h、2h、连续 ·显示方式：显示屏、电脑客户端显示、WEB页面显示 ·通信方式：RS485接口，可选择4~20mA、以太网通信等 ·外观尺寸：600×640×950mm ·安装方式：立式安装 ·电力供应：AC220V/50Hz 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中国科学院成都文献情报中心 找错--> 微信小程序 --> 中国科学院知识产权信息

污水异常在线监测预警仪

应用领域 城镇污水处理厂（进水、出水区域）、含有生化处理段的工业污水处理厂。内容简介 污水异常在线检测预警仪通过对反应体系DO浓度的连续在线检测，获得规律性特征曲线。主要技术指标 ·响应时间：5~10min ·循环时间：45~60min ·显示方式：10英寸彩色触摸屏 ·通信方式：以太网 ·外机构：冷轧钢板，表面喷漆 ·外观尺寸：650×600×1500mm ·电力供应：220V，50Hz,0.3kW 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中国科学院成都文献情报中心 找错--> 微信小程序 --> 中国科学院知识产权信息

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI ）泡沫制备技术

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫由甲基丙烯酸（MAA）与甲基丙烯腈（MAN）共聚物发泡得到的 闭孔、刚性硬质泡沫。PMI 泡沫呈白色或浅黄色，具有轻质、高强、环保、耐高温、低介电、易加工、耐 疲劳、易粘接、高闭孔率等特点。PMI泡沫与碳纤维，玻璃纤维，铝合金等通过三明治结构组成的新 型复材料，可以简化工艺，缩短周期，解决蜂窝芯材所面临的孔格粗、易吸潮、易脱粘的问题和传统 泡沫芯材强度低、模量低、耐热性差的问题，提升复合材料夹层结构件的寿命可靠性。在航空航天 领域，某些部件泡沫夹层结构已取代蜂窝夹层结构，成为飞行器减重增强的手段之一，PMI泡沫在 适当高温处理后，能承受复合材料固化工艺的高温要求，使得PMI泡沫在航天航空领域得到了广 泛的应用；雷达天线系统中，PMI 泡沫在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上也 能经受外部恶劣环境的作用；PMI 泡沫与碳纤维，玻璃纤维，铝合金等通过三明治结构组成的新 型复材，更可应用于无人机，风力发电，汽车制造，轨道交通，船舶游艇等多个领域。 本项目研发了一种独特的 PMI 制备工艺技术，制备的 PMI 泡沫高分子链具有完整的酰亚胺 环结构及链间交联结构，极大地提高了材料的耐热压性能，并且，我们的PMI泡沫具有优异的高温 尺寸和重量稳定性，为复合夹芯材料制备工艺提供了必要的质量保证，克服了PVC、PUR 等芯材在 热压成型过程中可能出现的泡沫崩塌以及面料结合不牢、闭气鼓包等质量问题。目前得到产品经 过检验指标远高于市售高品质产品。

焚烧烟气二噁英类生成的高效抑制与减排技术

项目简介及应用领域 焚烧处理是我国城市生活垃圾和固体危险废弃物处置的主要方式。在焚烧处置过程中会生成高毒性的二噁英类物质。为控制二噁英类物质的排放，我国的大型现代化垃圾焚烧发电设施普遍采用了“3T + E”技术（控制焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时间、及过剩空气率）、烟气急冷技术和活性炭+布袋除尘器技术，尽管如此，一些大型垃圾焚烧设施的二噁英类物质排放水平仍然难以达到现行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定的限值（0.1 ng TEQ/Nm3）。在东部个别发达地区，城市生活垃圾焚烧设施的二噁英的大气排放限值已降低到0.05 ng TEQ/Nm3。本实验室通过深入研究焚烧烟气中二噁英类生成机理，锁定了影响二噁英类生成的关键因素，在此基础上研发出高效的二噁英生成阻滞剂，不仅可有效抑制二噁英的生成，同时也可抑制多氯联苯、多氯萘、氯代多环芳烃等其它高毒性卤代芳烃类化合物的生成。该抑制剂可以溶解在水溶液中，通过选择性非催化还原（SNCR）系统、水喷雾急冷降温系统或碱液脱酸系统喷入300-1000℃的焚烧烟气中；同时也可以粉体制剂形式喷入 500-1000℃的焚烧烟气中。工业应用结果表明，使该二噁英生成阻滞剂，可以使二噁英的生成量和大气排放浓度水平下降 40-85%。该技术适用于城市生活垃圾、医疗废弃物和其它固体危险废弃物的焚烧设施。投资与收益 采用本实验室研发的焚烧烟气二噁英类生成的高效抑制与减排技术，可以充分保障焚烧设施二噁英的达标排放，确保焚烧设施的正常运行。以每日焚烧500 吨的城市生活垃圾焚烧设施为例，每天只需使用二噁英生成阻滞剂 0.2-1 吨。合作方

燃料电池氢源技术以及超纯氢气提纯技术

高性能氢气分离膜材料属于卡脖子技术，在国家安全、芯片生产用超纯氢气提纯、低成本分布 式绿氢制取和发电等领域有广阔的应用前景。（1）全球首家实现超薄不锈钢钯复合膜的规模化制 备，并首次实现其产品化应用。（2）为华为芯片等生产提供超纯氢气提纯器, 今年订单60台（已交 付12台），解决氩气等难以脱除的关键问题，用户反馈良好，纯度可达9-10 N，拿到两个用户使用 证明。电子信息、半导体、LED(Light EmittingDiode) 照明和光伏发电产业的迅猛发展，促进了对 超纯氢气（纯度 >99.9999%）的强烈需求。但现有的超纯氢气主要通过昂贵的电解水技术进行生 产，水电解设备和氢气生产成本都很高，而且氢气来源单一。为此，我们团队自主研发了超薄钯膜 用于超纯氢气的纯化和生产。我们的钯膜纯化器实现全自动操作和一键启动，满足 14nm 以下高 端芯片、半导体及LED生产等电子行业对超纯氢（9-12 N）的需求。该工艺操作简单，使用寿命长， 另外可以使用工业副产氢、天然气或氯碱气等廉价氢源，跟电解水相比显著降低成本，适合用于规 模化工业生产。（3）甲醇重整制氢燃料电池的开发方面，为某大学提供备用电源产品，正在和洺源 科技、大连海事大学合作开发新能源游艇。（ 4）开发低温氨分解制氢膜反应器，将反应温度降低到 400℃，远低于工业应用的820℃，正处于产业放大阶段。

质子交换膜水电解制氢

质子交换膜水电解制氢技术利用可再生能源发电将纯水电解，得到高纯氢气与氧气。仅需的 原料：水，生产过程无污染，占地面积小，即用即产。 技术特点：制氢纯度高、产氢压力高、电流密度高、效率高、启动速度快、动态响应迅速， 可适应可再生能源发电的波动特性。PEM 制氢单机产氢：1~300 立方每小时，单位产氢能耗 3 4.2Wh/m ，产氢压力>3MPa，实测波动工况5~150%。 已完成项目：2022 年第一代单堆 20 kW 级 PEM 电解技术用于国家电网浙江公司大陈岛百 千瓦示范项目；2021 年第二代单堆 250kW 级 PEM 电解技术用于国网安徽公司兆瓦级氢能示范 站，入选2023 年国家能源局认定的第三批能源领域首台套能源重大技术装备；2023年第三代单 堆MW级PEM电解技术用于中国华电青海德令哈示范工程。

高比能超级电容器关键电极材料产业化技术研发

超级电容器作为一种非常重要的电化学储能器件，具有充放电时间短、使用寿命长、温度特性 好、维修成本低和绿色环保等优点，在智能电网、储能装置、动力电源系统以及诸多电子设备上有 着广泛的应用市场。超级电容器的发展核心在于获得高性能电极材料。本项目中，我们发展了化学 剥离法、模板法、活化等方法宏量制备出性能优异的石墨烯、石墨烯基碳材料、层次孔炭等材料； 同时，提出高倍率性能电极材料（如磷酸铁锂、磷酸铁锂/石墨烯正极材料、磷酸铁锂/ 石墨烯/ 石 墨正极材料、钛酸锂、钛酸锂/石墨烯和石墨烯@层次孔炭等负极材料）的新制备工艺，为百公斤 级批量化生产和产业化提供技术储备。 技术指标：单个器件的能量密度能达到20~60 Wh/kg，功率密度达到15 kW/kg，且具备良 好的循环稳定性和倍率性能。 应用领域：电动汽车辅助或主动力源、智能电网等。

柔性硅薄膜太阳电池

柔性硅薄膜太阳电池是指在柔性衬底上沉积制备的一种薄膜电池。结合不同的柔性衬底（不 锈钢、高分子聚合物等），其具有低成本、低耗材（电池厚度仅为晶体硅的百分之一）、高工艺兼容 性、可弯曲、高功率质量比等巨大的优势。这使制备的柔性硅基薄膜组件具有可卷曲、折叠收纳， 便携性强、耐损伤等诸多特点。因此，柔性硅薄膜电池组件在光伏建筑一体化（BIPV）、临近空间 飞行器，可移动电子设备等诸多特殊领域中发挥不可替代的作用。本组结合柔性硅薄膜的特性， 开发出高沉积速率、高稳定性、低成本、高功率质量比的柔性硅薄膜太阳电池组件。选用30um厚 2 的不锈钢为衬底，结合优异性能的单结电池和良好的遂穿结技术，制备出面积为200cm 效率高 达 11.9% 的非微双结电池。制备出的柔性硅薄膜太阳电池可固定于飞机翼上，代替充电电池；可 做成充电纸应用于充电宝、平板电脑等需要充电的器件。并且电池经枪击实验后依然可以正常工 作，说明本组制备的柔性硅薄膜电池不仅结构简单，而且耐损性极强。本组目前致力于研究大面 2 积（不低于250cm ）高分子聚合物柔性衬底硅薄膜太阳电池，效率可达12%以上，通过开发新 2 型封装工艺以及级联技术，制备面积大于 1m 组件，效率可达 10% 以上，并可以通过严格的环 境可靠性测试。当前我组已授权的代表性专利：1. 一种结合柔性太阳能电池可发电自给的成像 装置。专利号：ZL.201720257860.22. 一种基于柔性薄膜太阳能电池的卷轴式充电宝。专利号： ZL201620296917.53.一种可折叠可太阳能充电的平板电脑外壳。专利号：2016204215581.

安全、低成本、长寿命锌基液流电池技术

目前较为成熟的电化学储能技术主要包括液流电池、锂离子电池、铅酸电池等。近年来，特斯 拉等公司纷纷推出户用储能产品，瞄准的正是分布式储能这一市场。相比其他储能技术，液流电池 技术具有安全可靠、生命周期内性价比高、环境友好等优点。目前，以全钒液流电池为代表的液流 电池储能技术发展迅速，目前已经处于产业化推广阶段。但相比其他电池技术，全钒液流电池技术 存在一次性投入较高、能量密度较低的问题，不适合用与分布式及用户侧储能领域。开发低成本、 高安全性、高能量密度的适应于分布式储能领域的新型液流电池体系至关重要。 面向智能电网、分布式储能、用户侧储能需求，大连化物所储能技术研究部于2009年开始，逐 步开展了高能量密度、低成本锌基液流电池技术的开发。相继推出了锌溴液流电池技术、锌溴单液 流电池技术、锌镍单液流电池技术、锌碘液流电池技术、锌铁液流电池技术、锌溴蓄电池等一系列 基于锌作为负极的液流电池技术。在基础研究的同时，也积极与企业合作共同致力于锌基液流电 池的产业化开发。目前，各项技术均处于中试放大阶段。2018年，推出了基于用户侧的10KWh锌 基液流电池中试产品，千瓦时成本可控制在2000元人民币以内。，并随着规模生产的进行可进一 步降低成本。

新一代低成本、高功率密度全钒液流电池电堆

本研究部面向全钒液流电池储能系统开发新一代低成本、高功率全钒液流电池电堆。该电堆 采用研究团队自主研发的可焊接多孔离子传导膜，在电堆组装工艺中，打破了传统的组装方式，首 次将激光焊接技术应用于电堆组装工艺中，实现电堆自动化装配，降低密封等成本，电堆成本降低 40%。全钒液流电池储能系统主要可应用于：风能、太阳能等可再生能源发电配套用大规模储能； 集中储能电站；无电地区战略保障电源；用户侧节能和应急电源；区域智能微电网核心电源等。 技术优势 新一代低成本、高功率全钒液流电池电堆单堆功率可达 30kW 以上；激光焊接技术的引入不 仅提高了电堆的可靠性、同时提升了电堆装配的自动化程度，并减少密封材料的使用，大幅度降低 了电堆的密封成本。相对于传统的电池组装技术，膜材料实际使用面积减少 30%，减少了密封材料 的使用，新一代电堆工作温度提高，可降低系统换热管理成本；相比第一代全钒液流电池电堆，新 一代电堆成本降低 40%，具有显著的成本优势。 目前所处阶段 电堆结构工艺定型，可实现批量化生产。 可焊接膜材料已实现放大，可连续生产，长度可调，厚 度可调。

新一代全钒液流电池技术

储能技术是构建以新能源为主体的新兴电力系统、打造清洁低碳安全高效的能源体系，实现 碳达峰碳中和的关键技术支撑。在众多的储能技术中，全钒液流电池具有本质安全、超长寿命、生 命周期100% 容量保持等突出优势，是实现大规模高效储能的首选技术之一。近年来，中国科学院 大连化学物理研究所储能技术研究部在第一代全钒液流电池技术的基础上，为进一步提高电池功 率密度和可靠性，在关键材料、核心部件电堆及系统的关键科学与技术问题开展技术攻关，突破了 新一代全钒液流电池核心技术，实现了新一代可焊接膜材料和双极板的批量化制备，新一代可焊 接电堆的设计集成和应用示范，技术水平国际领先，已开展一系列5-10kW/20-30kWh户用侧储 能系统、100kWh 分布式储能系统、MWh 级规模储能系统的示范。共申报国家发明专利 200余件， 授权 80 余件，形成了较完整的自主知识产权体系。牵头并主要起草制定了包括首项全钒液流电池 国际标准在内的 18 项标准，引领全球液流电池技术发展，获得了同行高度认可，取得了显著的经 济社会效益。 应用领域：1、新能源消纳：改善间歇式电源接入性能，平抑输出功率波动，改善出力品质， 提高间歇式电源的可调度性；2、电网侧：提高电网对间歇式电源的“兼容性”，丰富调峰、调频手 段； 3、户用侧：用户可在电网负荷较小的情况下，利用电池充电，在电网负荷较大的时候，利用电 池进行供电，能够大大降低电网负荷，同时节约电力成本，优化供电可靠性，提高电能质量；4、工 业领域：提高钢铁、水泥、化工等企业的电能质量，作为系统无功补偿稳定电网电压的重要手段， 或者谷电峰用，节约用电成本；5、微电网领域：为工业园区、岛屿脱网运行提供支撑，建立智能可 靠的局域电网；6、备用电源：大型UPS 电源，做为国防、海岛、重要机房、通讯信号塔等重要负载 的备用电源。

用户侧全钒液流电池系统

本研究部面向用户侧储能领域，开发应用新一代全钒液流电池技术电堆的用户侧储能系统， 系统规格5kW/20kWh。并可根据用户需求定制额定功率5-10kW，储能容量4-6小时的产品，以 满足不同的市场需求。该系统经实验室验证，能量效率＞85%，无维护状态0-100%容量充放电条 件下，500个循环内容量保持率＞95%。该用户侧全钒液流电池系统，应用了本研究部最新开发的 新一代低成本、高功率密度全钒液流电池电堆。采用了自主研发的多孔离子传导膜和激光焊接技 术，突破了传统的液流电池组装模式，实现了电堆的自动化装配，降低了密封与集成成本。自主研 发的BMS 电池管理系统，可自动根据不同工况实施控制策略，对系统进行主动调节，具有监控、预 警、紧急处置等功能，保障了该系统的安全运行。该用户侧系统主要可应用于与可再生能源联用的 用户侧储能系统、区域智能微电网的核心电源等。 技术优势 用户侧系统可满足高效率和高可靠性的要求，且几乎不需要维护。可根据用户需求进行系统 定制。新一代低成本、高功率密度全钒液流电池电堆，采用自主研发的非氟多孔离子传导膜和激光 焊接技术，大幅降低了电堆成本40%，提升了电堆的可靠性，实现自动化装配。 取得的主要进展：1）实现全钒液流电池电堆材料自主开发与电堆的小批量生产。 2）实现用 户侧全钒液流电池系统的小批量生产。

新一代氢燃料电池关键技术及应用

发展氢燃料电池是我国重大战略需求。氢燃料电池在新能源汽车、分布式 电站等领域应用前 景广阔，其规模化应用将产生巨大的经济和社会效益。大连化物所新一代氢燃料电池技术研发与 应用团队持续深耕氢燃料电池领域，突破氢燃料电池高性能催化剂、增强复合膜、高性能低铂膜电 极、耐蚀薄层金属双极板、高比功率电堆、耐低温系统集成等核心技术，申报国家发明专利700 余 件（已授权400余件），形成氢燃料电池关键材料、核心部件、系统与控制等完善自主知识产权体 系。 2017 年以来，项目团队形成了研发基地，中试基地，产业化基地的完整布局，通过技术开发、 技术许可、技术入股等形式实现关键技术示范及应用，特别是通过普通许可实现成果转移转化。目 前，项目团队已转让应用专利近30件，牵头或参与制定国家标准 42 件、牵头制定国际标准1件（国 内唯一），有力促进了氢燃料电池产业的国产化进程，取得显著社会效益和经济效益，获中国科学 院科技促进发展奖。 膜电极中试线、电堆、系统及技术许可的国内首个金属板电堆产线 氢燃料电 池技术汽车/ 船舶/飞机应用及国内首个兆瓦级发电系统示范应用。

特种低温锂离子电池

特种低温锂离子电池是一种采用特殊材料及工艺制成的电池，具有比能量高、倍率性能好、快 充性能优异、循环性能好等优点，适合于零下的寒冷环境使用，一般都要求在-40度左右环境下正 常工作 , 放电容量保持在 80% 以上 , 最低工作温度可达到 -70℃。大连化物所研制特种低温锂离 子电池，具有以下优势： 1、最低可在-70℃环境工作，-40℃1C放电容量可达80%以上、0.5C 放电可达85%以上， 0.2C放电可达95%以上； 2、倍率性能好，最高可达100C连续放电，300C瞬间放电； 3、低温倍率性能佳，-40℃20C大电流放电容量可达80%以上； 4、快充性能好，最高可30C快充，2分钟可充电80%； 应用领域 新能源汽车启停、航空航天、军工兵器、极地科考、寒带抢险、铁路基建、电力通讯、医疗电子、 安防通讯、勘探测绘等多种民用及军事领域。

碱性阴离子交换膜电解制氢技术

碱性阴离子交换膜电解制氢技术采用固态聚合物阴离子交换膜为电解质隔膜，集碱液电解的 碱性体系可采用非贵金属催化剂及质子交换膜电解采用固态聚合物电解质隔膜的特点，有望兼顾 降低设备成本、提高电解效率、适应可再生发电、提高电解安全性。 研究团队自主开发了碱性阴离子交换膜、非贵金属催化剂与电极，已完成10 kW级碱性阴离 子交换膜电解制氢样机。

固体氧化物电解制氢技术

固体氧化物电解池（Solid Oxide Electrolysis Cell，SOEC）是固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的逆过程，可在中高温（700 至900℃）下将电能和热能转化为燃料化学 能，具有能量转化效率高、不使用贵金属催化剂等优点。SOEC利用富余的可再生能源电力，以及核 电、化工、钢铁等行业伴生的工业余热实现电解制氢，效率有望达到90%以上，是未来大规模制取 氢气的重要技术之一。 研究团队在SOEC关键材料、电堆、系统集成等方面取得系列进展，自主设 3 计出产氢量2Nm /h的SOEC制氢系统样机。

固体氧化物燃料电池技术

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种全固态发电装置，具有低碳、清 洁、高效、安全的技术优势。SOFC燃料适应性强，可使用氢气、烷烃、氨、柴油等燃料发电，在能源领 域具有广泛的应用前景。研究团队在高效氧还原催化剂、高质量缓冲层、高性能膜电极、电堆、系统 与控制等方面形成自主知识产权。

的稳定性和使用寿命。实现 19000h 的长期稳定运行（国际同类材料报道只有 4000h），以及 350

氢制取和发电。希望实现对关键纯化技术的自主可控，以及车船和移动电源等方面的规模应用，分 布式制氢解决燃料电池/内燃机的储氢瓶颈问题。（ 3）氦气提取等。希望原创开发提氦工艺并实现 高性能氢气分离膜材料属于卡脖子关键技术，在芯片生产用超纯氢气提纯、低成本绿氢制取 规模化应用。 和发电以及提氦等领域有重要应用前景。2023 年该研究方向入选辽宁省成果推介重点项目，首批 入选大连市科技成果库，并属于所十四五规划主攻方向。 李慧研究员和团队长期从事该材料的制

新型20kHz高频光纤隔离器

针对托卡马克装置辅助加热系统高压电源的高电压大电流信号采集与传输 的工作需要，研制了新型高频光纤隔离器，具备距离远、精度高、线性度高和频 率响应高等特点，用于实现高压电源系统的实时反馈控制。选用新型的电力电子 技术完成基本的硬件电路设计，采用高速 FPGA芯片完成相关软件编程，实现高 压电源输出电压电流信号的采集和隔离传输。本项目已成功研制，并应用于EAST 托卡马克装置多套辅助加热高压电源系统中，满足高压电源系统的采集和传输需 求，实现高压电源系统的高精度输出。