新能源材料

中英专家利用真菌首次合成电池电极材料

由英国敦提大学教授杰弗里·加德领导、中国科研人员参与的团队在俗称红色面包霉的粗糙脉孢菌合成了锰氧化物在用作锂离子电池的电极材料。加德说，这项研究是首次报告利用真菌生物矿化过程合成电极材料，表明真菌生物矿化在生物材料合成方面有巨大的应用潜力，同时这一方法也为今后通过新途径开发电化学材料提供了思路。在此前研究中，加德的团队发现真菌能通过生物矿化过程生成碳酸盐矿物，其中包括含有毒金属的碳酸盐矿物，而碳酸盐矿物加热后比较容易分解为金属氧化物。

因此，他们开始研究能否利用真菌生物矿化过程来合成被广泛使用的电极材料——锰氧化物。此前锰氧化物大多利用非生物方法合成，还没有研究报告阐述真菌也能在这方面发挥作用。在新研究中，加德團队的科研人员李倩玮等人在红色面包霉的培养基中加入一定量的尿素和氯化锰。经过一段时间培养后，真菌菌丝体上及培养基中产生了大量碳酸锰，将这些物质经过300℃的高温加热处理，就会得到真菌与锰氧化物的混合物。这种混合物在用作锂离子电池的电极材料时，具有出色的“循环稳定性”：在充放电循环200次后，电池容量的保持率仍在90%以上。加德说，与其他方法相比，这种电极材料合成方法更简单快捷，而且真菌菌丝体在生物矿化过程中可为金属沉积物提供支撑框架。与此同时，真菌菌丝的分支状结构能对化合物起到很好的分散作用，有助于氧化还原反应的发生。对于下一步研究，加德表示，可能会集中在优化真菌培养条件方面，以便更好地提高所得电极材料的电化学性能，并研究利用其他真菌合成碳酸盐矿物的可能性。（新华网）

英建成最大水上太阳能漂浮发电站

目前，英国已经建成一座太阳能发电站，地点位于泰晤士河畔沃尔顿的伊丽莎白二世水库。这是世界上最大的漂浮发电站。该太阳能发电站拥有23 046块太阳能板，总面积达5.75万m2。由Lightsource太阳能能源公司出资建设并管理运营。此发电站太阳能板覆盖水库面积1/10，总耗资600万英镑（约合人民币5 564万元），最大输出功率6.3MW，能够为1 800个家庭提供充足电力，且不会对环境造成影响。此发电站将被用来供给泰晤士河周边的自来水处理厂。

相较于陆地上的太阳能发电场所，水上发电站具备显著优势。建设水上发电站不需要开发许可，水上建设不占用农业资源，水体也可以有效冷却设备。（新华网）

日本成功研发出无需电池的电动汽车

日本丰桥技术科学大学（位于爱知县丰桥市）与大成建设公司近日宣布已研发出全球首辆无需电池驱动的电动汽车（EV），并向媒体公开了行驶实验。原理是埋入轮胎的网状钢线通过被称为“电气化公路”的专用车道获得电力，从而驱动发动机。行驶实验中，参与研发的丰桥技术科学大学波动工学教授大平孝乘坐这辆小型单人电动汽车，以大约10km的时速平稳行驶。

据该校介绍，行驶实验中使用的电气化车道为一条长约30m的柏油路，地下约10cm处配合车身宽度埋入2条宽约40cm的通电铁板。搭载电池的普通电动汽车因蓄电量小，不适合长距离行驶。此次开发的电动汽车虽需在专用的电气化公路上行驶。（人民网）

我国将建首个全流域"风光水互补"清洁能源基地

我国第3大水电基地雅砻江流域将建设我国首个全流域的“风光水互补”清洁能源示范基地，充分利用雅砻江水电站群的调节性能，平抑风电、光伏发电的不稳定性，实现3种清洁能源的优化利用、打捆外送。这将有利于优化我国能源结构，并促进四川甘孜、凉山等贫困地区的经济发展。

示范基地规划总装机达到6 000万kW，有望成为目前世界上最大的“风光水互补”清洁能源示范基地。目前，国内除黄河上游以龙羊峡单体项目为基础打造“水光互补”、金沙江下游打造“风光水互补”以及内蒙古尝试火电与风电打捆送出等方面的研究以外，还没有一家真正整条流域的“风光水互补”清洁能源示范基地。雅砻江公司董事长陈云华介绍，雅砻江所流经的甘孜州、凉山州、攀枝花市地处川西风能和太阳能资源富集区域，流域沿岸两侧风电、光电资源可开发量超过3 000万kW，与雅砻江流域规划的水力资源相当，相当于再造一条“雅砻江”。“雅砻江上的二滩、锦屏、两河口3大水库相当于一个巨大的储能系统，流域枯水季正好是风电和光伏多发的季节，水电的快速启停功能能够保障风电和光伏的优先送出；相反在雨季，风电和光伏出力减弱，水电正好可以多发甚至满发。”陈云华表示，3种清洁能源通过智能化的运行调度系统“深加工”之后打捆外送，将原来波动频繁发电曲线变成近乎直线的稳定输出，不仅能够保障电网的安全稳定运行，还能将优质清洁能源输送到千家万户。根据初步规划成果，雅砻江流域沿岸将布局风电场址约80个，测算装机容量1 261万kW光电场址约25个，测算装机容量1 816万kW。上述风电和光伏发电项目总装机容量3 077万k W，年发电量约519亿k W h时，总投资逾 3 077亿元。项目建设将直接带动雅砻江沿岸贫困地区的经济发展。据了解，目前雅砻江风光水互补清洁能源示范基地建设已纳入四川省“十三五”规划，并成为四川省打造清洁能源示范省的重要组成部分。雅砻江公司将优选部分风电、光电场址作为首批项目推进前期工作，按照“成熟一批、开发一批”的原则加快建设。（新华网）

新胶状材料有助存储可再生能源

随着各种成分的添加，翠绿的液体渐渐变成了褐色的胶体。加拿大多伦多大学研发出的这种彩色黏性材料，或将给可再生能源新的廉价存储方式铺平道路。

这种材料在被铺展到金属带上并通电后，其打破水分子的速率要比现有常用材料高出3倍，且成本要低廉得多。多伦多大学客座研究员张博（音译）称，其开发的这种神奇胶状材料可作为催化剂，将水分解为氢和氧。相关水解工艺的关键是使用了相对廉价和丰富的钨金属。钨本身不会对水分解，但其在催化剂作用下可改变其他成分的特性，尤其是铁—钴氧化物，从而使水的分解更容易。而且，这种新材料可在室温条件下制作，制成后可像胶贴一样易于使用。研究人员表示，新胶状材料可促进工业规模的水解技术开发。在此过程中，作为副产物的氧通常被释放至大气中，而氢则被存储起来。之后，在燃料电池中这些氢可与氧再度结合产生能量。

存储是一直困扰可再生能源领域的难题，电池技术并未能提供一种大量存储电能的廉价和长期手段。新技术的优点在于，可将间歇性可再生能源（如太阳能、风能）产生的电力存储起来，以供将来无限期地使用。新胶状材料是加拿大先进项目研究院（CIFAR）资助的仿生能源项目产生的首个具体成果。该项目由多伦多大学著名能源专家爱德华·萨金特领导。（科技日报）

我国生物燃料乙醇年产量已超200万t

中国科学院近日在天津发布的《中国工业生物技术白皮书2015》显示，2014年，我国生物燃料乙醇年产量约216万t，生物柴油年产量约121万t。

白皮书指出，中国是世界上第3大生物燃料乙醇生产国和应用国，仅次于美国和巴西。近年来，国际原油价格持续走低，在国家财税政策调节的引导下，中国燃料乙醇行业逐渐向非粮经济作物和纤维素原料综合利用方向转变，积极开展工艺和示范项目建设。

作为生物能源的一个重要领域，白皮书还指出，中国生物柴油产业发展处于成长期，生物柴油总产能约为300万～350万t，但由于受到原料供应的限制，生产装置开工率不足，尚无法满足巨大的市场需求。为此，生物柴油企业正在积极需求替代原料，开发和推广生物柴油新技术，加快建设工业装置。（新华网）

未来5年页岩气市场规模有望超千亿美元

研究机构Zion Research发布的最新报告指出，2014年全球页岩气市场规模为630亿美元，预计到2020年将增至1 050亿美元，2015-2020年期间的年化复合增速为9%。

报告预计，页岩气在全球能源需求中所占的比例将持续上升。页岩气行业的主要驱动因素是全球迅速增长的需求，比如美国政府高度关注页岩气生产以降低对原油的依赖度，不过相比于传统能源资源更高的开采成本可能限制该行业的增长，但预计持续的研发和科技进步将推动生产成本下降。

报告指出，水平钻井和水力压裂是全球广泛应用于页岩气开采的主要方法，水力压裂是向烃源岩中注入高压水，以释放天然气。

报告还指出，目前页岩气的主要用途包括住宅、工业、商业、发电和运输等。2014年，工业板块的消耗在页岩气应用中占比最高，达到30%以上，预计未来五年发电和居民住宅消耗将迅速增长。2014年北美地区是页岩气生产和消耗量最高的地区，占全球市场75%的份额。（中国证券报）

2016年我国拟安排3 083万kW风电开发建设规模

国家能源局近日发布的《2016年全国风电开发建设方案》明确，今年全国风电开发建设总规模为3083万kW。同时，考虑到去年吉林、黑龙江、内蒙古、甘肃、宁夏、新疆等省份弃风限电情况，暂不安排新增项目建设规模。

其中，下达风电开发建设规模较多的省份包括河南省（350万kW）、山东省（330万kW）、湖南省（260万kW）、贵州省（210万kW），云南省和陕西省规模均为200万kW。

国家能源局有关负责人介绍，2016年全国风电开发建设方案的编制统筹考虑了各地区风电开发建设现状和市场消纳情况，目的是为了保持风电开发建设节奏，促进风电产业持续健康发展。

国家能源局要求，各省区市发展改革委和能源局要加强组织协调和管理，认真落实风电项目建设条件。纳入开发建设方案的项目，要在2016年内完成核准工作，严禁发生不具备开发实力的企业获取资源后倒卖批文等行为。同时，各电网公司要积极配合做好列入开发建设方案项目的配套电网建设工作，根据开发建设方案中项目核准时间和投产时间，落实电网接入和消纳市场，及时办理并网支持性文件，加快配套电网送出工程建设，确保风电项目建设与配套电网同步投产和运行。

2015年，全国风电新增装机容量3 297万kW，再创历史新高；风电累计并网装机容量达到1.29亿kW，占全部发电装机容量的8.6%。但与此同时，风电弃风限电形势加剧，全年弃风电量同比增加213亿kWh，平均弃风率15%，同比增加7%。（新华网）

我国将严控风电弃风严重地区建设节奏

国家能源局近日对外发布通知提出，将严格控制风电弃风严重地区各类电源建设节奏。在电力供应严重过剩且弃风严重的地区，各省级能源主管部门应研究暂停或暂缓包括新能源在内的各类电源核准建设的措施，避免弃风情况进一步恶化。

其中，2015年弃风较严重或弃风率增长较快的地区，包括内蒙古、吉林、黑龙江、甘肃、宁夏、新疆等省（区）2016年度暂不安排新增常规风电项目建设规模。

国家能源局发布《关于做好2016年度風电消纳工作有关要求的通知》（以下简称“通知”）中指出，2015年“三北”地区风电弃风限电问题进一步加剧，弃风电量达到339亿kWh；全国风电平均年利用小时数下降到1 728h，比2014年下降165h。从电力供需形势和电力运行现状看，2016年“三北”地区风电消纳形势依然严峻，若不采取有效措施，弃风率可能在去年的基础上进一步攀升。

通知提出，弃风问题突出的省份能源主管部门和派出机构要把工作重心从风电的开发建设转移到风电的高效利用上来，多措并举拓展风电消纳途径。电网企业要切实承担可再生能源发电全额保障性收购的实施责任，确保2016年度风电弃风限电趋势得到根本扭转。

通知要求，落实可再生能源发电全额保障性收购，实施可再生能源优先发电制度。同时，各地要结合实际运行情况，逐步放开限电严重地区的发电计划，加快推动煤电机组进行灵活性改造提升调峰能力，加快抽水蓄能等调峰电源建设。此外，要积极开拓风电供暖等风电消纳方式。通知还明确，2016年，国家能源局将以甘肃作为解决弃风限电问题的试点省，力争基本解决甘肃省弃风限电问题。（中国政府网）

新型聚合物太阳能转换率9.14%

中国科学院福建物质结构研究所日前开发了应用于太阳能电池的新型聚合物材料，并制备出了转换效率高达9.14%的太阳能电池。

这种茚并噻吩的聚合物材料具有更宽的带隙和更深的最高占据分子轨道（HOMO）能级，适合作为短波段吸收太阳能电池材料用于高开路电压高效率叠层太阳能电池的制备。研究人员还在无添加剂的条件下，实现了近1V的高开路电压太阳能电池。

聚合物太阳能电池可以利用溶液旋涂、卷对卷和喷墨印刷等低成本制造技术，有望大大降低太阳能电池的制造成本。近年来虽然聚合物太阳能电池的转换效率已经突破10%，但是大部分聚合物都是基于苯并二噻吩构筑单元。为了实现有机太阳能电池效率的进一步突破，人们急需基于新设计策略和新构筑单元的太阳能电池材料。（中国化工报）

研究者开发出新型环保电池

中国科学院深圳先进技术研究院的一个研究团队日前报告说，他们开发的一种新型铝-石墨二元离子电池具有环境友好、低成本等特点，能克服传统锂离子电池的一些局限，在电子设备和电动汽车等领域具有广阔应用前景。新型铝-石墨二元离子电池的电极材料是低成本、对环境无污染的铝和石墨，电解液则由传统的锂盐和碳酸盐溶剂组成。与传统锂离子电池相比，这种新型电池的质量、体积和材料成本显著减低，但能量密度（即单位体积内包含的能量）却提高不少。

由于电子产品、电动汽车等行业的带动，近年全球电池需求量持续上涨。依据美国市场研究机构弗里多尼亚集团的数据，未来全球电池需求量继续以每年7.7%的速度增长，到2019年其市场规模总额将达1 200亿美元。锂离子电池是目前最主流的电池类型，因为其电极中一般含有镍、钴等重金属元素，废旧锂电池进入环境会造成重金属污染。此外，锂电池发展也面临比功率（即电池输出功率与电池的质量之比）、能量密度等参数即将达到极限等技术瓶颈。

领导这项研究的中科院深圳先进技术研究院研究员唐永炳说，与传统锂电池相比，这种新型电池的产品成本可降低约50%，比功率能增至传统锂电池的1.3～2.0倍，能量密度可提高到传统锂电池的1.6～2.8倍，具有明显优势。

唐永炳介绍说，新型铝-石墨二元离子电池的工作机制是“离子嵌入”和“形成合金”同时发生的二元过程。充电时，电解液中的阴离子嵌入石墨制成的阴极，而锂离子作为阳离子会沉积到由铝制成的阳极上，形成铝锂合金。放电过程则与此相反。由于电池中的铝电极同时充当阳极和集流体（汇集电池中活性物质所生成电流的基体金属），可显著提高电池的比功率和能量密度。研究人员表示，这种新型电池在电子产品、电动汽车等设备上具有广阔的应用前景，进入商业化生产后将有助提高上述设备的性能。（新华网）

我科学家研制出新型柔性太阳能电池

从中国科学技术大学获悉，熊宇杰教授课题组基于应用广泛的半导体硅材料，采用金属纳米结构的热电子注入方法，设计出一种可在近红外区域进行光电转换且具有力学柔性的太阳能电池。太阳能利用是解决当前能源和环境问题的有效途径之一，在各种能源转化形式中，电能具有使用清洁方便、易于储存及输送等优势，因此光电转换已成为一种主要的太阳能利用方式。但目前大多数太阳能电池都是针对可见光进行吸收，占太阳光52%的近红外光并没有得到高效利用。因此，增强在近红外区域的太阳光吸收和利用，成了一个关键科学问题。

针对该问题，熊宇杰课题组创造性地将具有近红外光吸收性能的银纳米片与硅纳米线集成在一起，构筑了2种不同的光伏器件，在近红外光照下，银纳米片产生的热电子可以直接注入硅半导体中，近红外光区光电转换效率提高了59%。传统的无机光电器件（即太阳能电池）必须加工成坚硬的板块状物件，这限制了日常应用。而柔性器件质量轻，并且可以折叠、卷曲、粘贴在曲面上，如汽车玻璃、屋顶、衣服等。熊宇杰课题组对商用硅片进行纳米化处理，制造出了具有力学柔性的近红外太阳能電池。专家认为，该成果有望用于发展智能温控型太阳能电池及可穿戴太阳能电池。（光明日报）

中国科学家研发出低成本新能源电池材料

中国地质大学（武汉）材料与化学学院吴艳副教授与湖北大学朱斌教授等合作，成功研发出成本低廉的新能源电池材料——褐铁矿，为天然矿物在先进能源应用上提供了一种新途径。

据介绍，作为一种新型的固体电池材料，褐铁矿在成本、性能上更具优势。目前市场价为80美元/t，而传统固体氧化物燃料二氧化锆市场价约为100美元/kg。同时，褐铁矿作为一种新型电解质材料，所组装的固体氧化物燃料电池具有较高的功率输出。

固体氧化物燃料电池是一种高效和环境友好型的能源转换技术，其商业化应用一直是研究者们追求的目标。然而，由于成本太高，商业化应用至今尚未实现。吴艳、朱斌课题组对天然矿物进行了大量的筛选和深入细致的研究，发现并开发了高品位的莱芜褐铁矿，获得了与人工合成电池材料相媲美的性能。作为一种新能源电池材料，可用于分布式电站、应急电源、交通运输的电源供应。（新华网）