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【研究背景】 我國以煤為主的能源稟賦決定了煤電將會在未來一段時間內(nèi)充當(dāng)托底角色，燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生的CO?作為主要碳排放源，成為了“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”愿景目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)約束。開發(fā)具有大規(guī)模CO?捕集功能的新型低碳燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。其中，富氧燃燒技術(shù)采用空分系統(tǒng)所產(chǎn)生的氧氣(純度>95%)代替助燃空氣，同時采用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的介質(zhì)溫度和傳熱特性，實(shí)現(xiàn)煙氣中CO?高濃度富集，便于CO?的分離與捕集，是最具發(fā)展前景的規(guī)模化碳捕集技術(shù)。 【成果介紹】 本成果提出了一種富氧燃燒高效低成本運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)與其對應(yīng)示范裝置。著眼于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、安全和可靠的富氧燃燒技術(shù)需求，本成果重點(diǎn)圍繞兩個關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題： (1)基于氧/燃料雙向分級的富氧燃燒火焰組織、傳熱調(diào)控與污染抑制原理； (2)基于靜/動態(tài)仿真的富氧燃燒系統(tǒng)集成優(yōu)化和控制技術(shù)，組織共性技術(shù)研發(fā)和工程示范。 本成果建立了常壓與加壓富氧燃燒條件下的分級燃燒、傳熱和污染物控制理論，開發(fā)了常壓富氧燃燒的分級燃燒系統(tǒng)，研制了加壓富氧燃燒的燃燒、換熱及返料等關(guān)鍵裝備，突破了酸性氣體共壓縮純化等共性關(guān)鍵技術(shù)，掌握了常壓富氧燃燒的系統(tǒng)集成、優(yōu)化與控制方法，并提升富氧燃燒大型化設(shè)計(jì)能力。 其中，運(yùn)用富氧壓縮S/N/Hg一體化脫除技術(shù)，SO?/NOx/Hg脫除率分別達(dá)到99%，93%和98%；35MWth富氧燃燒工業(yè)示范連續(xù)運(yùn)行168h，鍋爐燃燒效率90.68%，煙氣中CO?濃度71-82%，NOx濃度（等效空氣燃燒）110mg/Nm³。相比空氣工況，富氧工況下脫汞效率（以ESP前為基準(zhǔn)）和ESP除塵效率進(jìn)一步提升。 圖2 應(yīng)城35MWth富氧燃燒工業(yè)示范系統(tǒng)及現(xiàn)場實(shí)時運(yùn)行 【技術(shù)優(yōu)勢】 與現(xiàn)有的其它碳捕集技術(shù)，包括燃燒前、燃燒后碳捕集技術(shù)，富氧燃燒碳捕集技術(shù)的改造成本更低，系統(tǒng)效率更高、生成成本更低、投資與碳減排成本更低。 【技術(shù)指標(biāo)】 【資質(zhì)榮譽(yù)】 獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(2017)、國際自動化學(xué)會電力工業(yè)設(shè)施獎(2017)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(2018)。

本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池用導(dǎo)電碳漿，其包括有機(jī) 溶劑、粘結(jié)劑和導(dǎo)電填料，還包括無機(jī)添加劑，所述無機(jī)添加劑為 ZrO2 或 NiO 粉末，所述粘結(jié)劑占導(dǎo)電碳漿質(zhì)量百分比為 6％～15％，所述 導(dǎo)電填料占導(dǎo)電碳漿質(zhì)量百分比為 14％～20％，所述無機(jī)添加劑占導(dǎo) 電碳漿質(zhì)量百分比為 3％～5％。還公開了一種鈣鈦礦太陽能電池用碳 對電極，采用如上所述的導(dǎo)電碳漿以絲網(wǎng)印刷方式制備獲得。并公開 了一種鈣鈦礦太陽能電池，包括如上所述的碳對電極。還公開了一種 制備上述導(dǎo)電碳漿的方法。本發(fā)明導(dǎo)電碳漿不僅不會腐

浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過程是實(shí)現(xiàn)光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴于光合作用的化能自養(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國際上對深海硝化菌群支撐的碳（C）−氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對C−N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場原位速率及動力學(xué)觀測和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C−N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過程對深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對深入認(rèn)識深海生物地球化學(xué)過程具有重要意義。

項(xiàng)目成果/簡介:浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過程是實(shí)現(xiàn)光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴于光合作用的化能自養(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國際上對深海硝化菌群支撐的碳（C）?氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對C?N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場原位速率及動力學(xué)觀測和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C?N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過程對深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對深入認(rèn)識深海生物地球化學(xué)過程具有重要意義。

一種液態(tài)烷烴回流包碳制備納米碳化鈦粉體的方法，以廉價的水合二氧化鈦為鈦源和液態(tài)的烷烴混 合物(C11-C16)為碳源，工藝步驟依次為備料、回流、干燥、裝料、高溫?zé)崽幚怼⑷印？刂圃系幕亓?時間與回流溫度，可以制備得到不同碳含量的先驅(qū)體粉體，通過不同的熱處理工藝可調(diào)控有機(jī)碳轉(zhuǎn)變?yōu)闊o 機(jī)碳的碳量，從而制備出高純納米碳化鈦粉體。用此法制備的碳化鈦粉體分散性較好，平均粒度為20～ 40nm，平均晶粒度為10～20nm。此法工藝簡單，成本較低，較一般碳熱還原法節(jié)約能源，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模 化制備。

含油廢水是一種量大而且面廣的污染源，其排放量居各類工業(yè)廢水之首。含油廢水的來源很廣，其中主要有油田開采泄露原油、石油工業(yè)的煉油廠含油廢水、鐵路機(jī)務(wù)段的洗油罐含油廢水、軋鋼廢水和金屬清洗液、拆船廠的油貨輪含油廢水、油輪壓艙水、洗艙水、機(jī)械切削加工的乳化油廢水、以及餐飲業(yè)、食品加工業(yè)、洗車業(yè)排放的含油廢水等。隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境的要求日益提高，含油廢水的處理越來越受重視，成為現(xiàn)代社會待解決的重要課題之一。

本發(fā)明公開了一種制備碳納米空心格子的方法，是將醇和草酸亞鐵混合， 137 密封在高壓釜中，在 550℃條件下反應(yīng) 5~12 小時，產(chǎn)物經(jīng)過鹽酸洗滌，工業(yè)乙 醇洗滌，最后水洗至 pH 值中性，常規(guī)抽濾、干燥后即獲得碳納米空心格子。

移動互聯(lián)網(wǎng)時代，智能手機(jī)等設(shè)備的屏幕越做越大，研發(fā)可卷曲、可折疊的便攜電子產(chǎn)品已成為趨勢。然而，固定形狀的電池限制了可折疊電子產(chǎn)品的發(fā)展，亟需開發(fā)相應(yīng)的柔性儲能器件。天津大學(xué)趙乃勤教授課題組與天津工業(yè)大學(xué)康建立教授合作，研發(fā)成功了迄今最薄的碳納米材料薄膜超級電容器，其厚度僅為A4紙的三分之一（約30微米），柔韌、輕盈，是可穿戴設(shè)備的理想電源。 “輕質(zhì)超薄”是這款超電容的顯著特點(diǎn)。為獲得高的器件綜合性能，該研究團(tuán)隊(duì)從器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)出發(fā)，使其兼具超高能量密度和功率密度。他們先采用化學(xué)氣相沉積法一步制備了一種柔韌多孔碳納米纖維/超薄石墨層雜化薄膜，再以固態(tài)電解質(zhì)封裝兩片雜化薄膜得到全固態(tài)自支撐薄膜超電容。 該超電容厚度只有A4紙厚度的三分之一左右，且有很好的柔韌性。經(jīng)過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該器件整體的體積能量密度和功率密度比目前已報道的同類超電容可以高出幾個數(shù)量級，這對于空間有限的微電子器件來說尤為重要。該超電容每平方米重量僅為58克，未來可將多片超電容嵌入到衣服中，使得平時穿的衣服變成可以給電子產(chǎn)品供電的“電源”，穿在身上幾乎不增加負(fù)重，且便于攜帶。 同時，整個器件還具有很好的抗變形性和循環(huán)穩(wěn)定性，充放電循環(huán)5000次后電容量還保持在96%以上（而鋰電池在充放電循環(huán)1000次左右后電極性質(zhì)會發(fā)生變化，使用中會出現(xiàn)電量不足的情況）。此外，鋰電池的安全問題也成為目前人們關(guān)注的重點(diǎn)，該超電容采用全固態(tài)設(shè)計(jì)理念，當(dāng)其遭受撞擊或者損壞時不會有液體外泄情況發(fā)生，極大程度上提高了產(chǎn)品的安全性。該超電容同時具備一般超電容使用壽命長、充放電速度快等優(yōu)勢，在可穿戴電子器件和微器件領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后將會有力推進(jìn)相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的升級換代。

該技術(shù) COD 消耗量節(jié)省 40%以上，有效解決了現(xiàn)階段污水脫氮除磷中碳源不足的問題，可提高脫氮除磷效果，除磷效率接近 100%。該項(xiàng)技術(shù)，還可靈活應(yīng)用到現(xiàn)有的污水處理工藝中，如連續(xù)流的 A2/O、或續(xù)批式 SBR 工藝等。該技術(shù)除了有效提高碳源利用率外，還可降低氧氣消耗量 30%，減少污泥產(chǎn)量 50%。此工藝的最大特點(diǎn)是，利用反硝化聚磷菌生物學(xué)特性達(dá)到“一碳兩用”的目的， 有效提高脫氮除磷效率。