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模塊化太陽能熱泵中央熱水系統工程成套裝置

世界能源和環境問題的日益嚴峻使人類對可再生能源和清潔能源的利用空前關注，太陽能的熱利用便是可再生能源利用的良好途徑。傳統的太陽能熱利用以家庭方式為主，存在諸多發展限制，因而發展規模化的太陽能熱利用技術是未來太陽能利用的趨勢。太陽能規模化熱利用的最大障礙是其獲取受制于氣候因素，不能全天候穩定供熱，因而必須尋求可靠、經濟、環保的輔助能源，以實現熱量的穩定供給。燃煤、燃油、燃氣、電熱等輔助供熱方式均存在經濟性、環保等限制因素，難以較好地滿足使用要求。本項目以高效、環保的空氣源熱泵技術作為太陽能系統的輔助熱源，開發出了『模塊化太陽能熱泵中央熱水系統』成套產品，有效解決了傳統太陽能規模化熱利用的不穩定及經濟性雙重瓶頸問題，實現了全天候穩定供熱。本產品是一種綜合利用太陽能和空氣熱能，生產和供應50～60℃生活及生產用熱水的集中供熱成套裝置，主要用于賓館、酒店、健身房、營業性洗浴場所、廠礦和學校集體宿舍、住宅小區等的24小時生活熱水集中供應，以及食品、醫藥、輕紡、化工等生產過程的產品預熱或包裝洗滌等熱水供給。該裝置的能量來源約為太陽輻射70％、空氣熱能20％，電能10％，年綜合能效比高達8～12。

西安交通大學 2021-04-11

首次研制成功 200 攝氏度高效介電儲能薄膜

電機系李琦副教授、何金良教授等在《自然·通訊》（Nature Communications）期刊上發表了題為“基于聚合物-分子半導體全有機復合材料的高溫電容薄膜”（Polymer/molecular semiconductor all-organic composites for high-temperature dielectric energy storage）的研究論文，首次研制出 200 攝氏度高效介電儲能的全有機復合薄膜。這類全有機復合介電材料在 200 攝氏度高溫條件下的介電儲能性能不僅遠超過目前最好的高溫聚合物及聚合物納米復合介電材料，并接近商業化聚合物電容薄膜室溫下性能；在大幅提升高溫介電儲能特性的同時還實現了大面積、性能均勻的薄膜制備，為實現薄膜電容器在 200 攝氏度嚴酷溫度環境下應用提供了可能。聚合物薄膜電容器具有介電強度高、能量損耗低以及自愈性好等優點，在全球工業電容器市場占有率超過其它類型電容產品。然而，聚合物介電材料的絕緣性能對溫度極其敏感，在高溫、高電場作用下泄漏電流呈指數上升、放電效率急劇下降，最終造成電容器過熱損壞。目前主流商業薄膜電容器僅在 105 攝氏度以下工作，長期工作溫度低于 70 攝氏度。另一方面，隨著電子器件和電力、能源設備功率不斷增大以及對小型化和緊湊型功率模塊的持續追求，電子材料的工作溫度要求快速提高，薄膜電容器介電材料已成為高溫電子器件和設備的技術瓶頸。該論文采用了一種與前期方法截然不同的技術路線——利用有機光伏中電子受體材料的強得電子能力，實現了在高溫聚合物中構筑深電荷陷阱。這種有機分子半導體型的電子受體材料具有極高的電子親和能，被廣泛應用于有機光伏中激子在異質結界面高效分離。它們可通過其表面靜電勢分布的極不均勻特性，對自由電子產生強束縛作用。通過向耐熱聚合物中摻雜極少量高電子親和能有機分子半導體制備了全有機復合高溫介電材料。這類材料在 200 攝氏度和 200kV/mm 電場條件下，電阻率比高溫聚合物提升兩個數量級以上；200 攝氏度、放電效率90%以上的能量密度是目前最好的聚合物高溫介電材料的 2.3 倍。此外，全有機復合體系解決了傳統有機-無機復合體系中高表面能粒子分散不均和引入界面缺陷等問題，在薄膜品質和規模化制備等方面具有顯著優勢。

清華大學 2021-04-13

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