精选成果推介6

 甲苯甲醇侧链烷基化制备苯乙烯技术

对二甲苯（PX）是一种重要的有机化工原料，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA），PTA 再与二元醇聚合反应生产聚酯产品。目前工业上 PX 主要由连续重整—芳烃联合装置得到，传统 PX生产工艺过程设备众多，物料循环处理量大，操作费用高。

开发了甲苯甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃移动床（DMTPX）技术并完成了万吨级工业试验，技术指标为：在甲苯甲醇进料摩尔比为 1/1 条件下，甲苯单程转化率大于 30 %，C8芳烃中对二甲苯选择性大于 90 %，C1-C6脂肪烃中乙烯和丙烯选择性大于 80 %，总体技术达到国际领先水平。

该技术一方面可以独立建设甲苯甲醇制 PX 联产低碳烯烃工业化装置，高选择性 PX 的制备能够省却吸附分离单元，通过一级结晶分离即可获得高纯度 PX产品，从而可以大幅降低生产成本。另一方面，该技术可以应用在现有或新建芳烃联合装置中，在不改变原料处理量条件下，通过增加一个甲苯甲醇烷基化单元，可减少甲苯歧化与 C9+烷基转移单元、异构化单元、吸附分离单元等装置的规模，在提高 PX 产量的同时，减少装置建设和运行成本。再一方面，可以建设 PX-PTA-聚酯一体化产业基地，从而可以有效控制生产运营成本，提高产品的市场竞争能力。

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 30 µm 厚的不锈钢为衬底，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 200 cm2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积（不低于 250 cm2）高分子聚合物柔性衬底硅薄膜太阳电池，效率可达 12 % 以上，通过开发新型封装工艺以及级联技术，制备面积大于 1 m2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 201720257860.2

       2.一种基于柔性薄膜太阳能电池的卷轴式充电宝。专利号：ZL 201620296917.5

       3.一种可折叠可太阳能充电的平板电脑外壳。专利号：2016204215581

木质纤维素制备生物航油联产化学品技术

目前生物航油几乎全部采用油脂转化制取，油脂主要来源于餐饮废弃油脂、小桐子油、微藻油、大豆油等，原料有限，生物航油生产成本高。为避免原料限制和进一步降低生物航油生产成本，需要发展以更为低廉、来源广泛的木质纤维素为原料，制备生物航油。

中国科学院广州能源研究所成功开发了木质纤维素制备生物航油联产化学品的技术路线。该技术将生木质纤维素原料中的纤维素、半纤维素通过汽提-水解技术直接定向转化为乙酰丙酸、糠醛等平台化合物。平台物质经羟醛缩合，得原子数在 C9-C17 之间的固态中间体，再经加氢脱氧工艺处理即得到以支链烷、环烷烃以及少量直连烷烃为主要成分的生物航油产品。建立了国际首座年产百吨级生物航油中试基地并成功投产，生物航油油品具有和石化航空燃油近似的成分理性质，达到美国材料与试验协会标准（ASTM-D7566 ）。

该技术于 2016 年 6 月通过广东省科技厅组织进行的成果鉴定，专家组一致认为“生物质水相催化转化机理及生物烃类燃料制备新技术研究”， “整体技术水平国际先进，其中生物航油技术国际领先”。获得由联合国工业发展组织颁发的“2016 年全球可再生能源领域最具投资价值的领先技术蓝天奖”，2017 年广东省科学技术一等奖和 2018 年和广东省技术发明一等奖。刘延东、汪洋副总理做出重要批示：“这一技术突破，对于秸秆类农林废弃物高值化利用开辟了新渠道”，并指示“在主要粮产区进行该项成果的推广应用” 。

木质纤维素制备生物航油联产化学品技术的应用推广主要有以下两个方面：（1） 用于新建木质纤维素生物航油项目或与现有的糠醛厂汽提装置联合，对汽提装置进行改造或技术升级换代，用于产品结构优化和降低能耗，实现木质纤维素分级提取转化和全组分利用。木质纤维素原料来源广泛、且就地焚烧是大气污染源，产品生物航油，副产品糠醛和乙酰丙酸都是附加值高、用途广泛的能源化学品，前景广阔，随着对航空碳税政策的实施和国家碳交易体系完善，生物航空燃油经济效益会更加显著。（2）通过工业示范、奠定产业化基础，逐步建成千吨级工业示范基地和 3万吨级产业化规模，形成木质纤维素生物航油生产为主体，乙酰丙酸为副产品的生态产业体系。

醇醚类燃料重整制氢研究与开发

研究团队开发了系列高效低成本催化剂（包括重整催化剂、CO 选择性氧化催化剂、水汽变换催化剂等）、微通道反应器、kW 级甲醇重整制氢系统等相关技术，可直接提供醇醚类制氢技术成套技术与工艺。已形成的关键技术和成果如下所示：

重整催化剂开发：以甲醇、二甲醚为典型醇醚类燃料，开发了系列CuZnAlCr、Mo2C/Al2O3 等系列非贵金属催化剂。以二甲醚重整制氢为例，转化率可达 100%，氢收率超过 88%。开发了系列高低温 Ni/Ce–Zr–O 水汽变换催化剂以及系列 Co/CeO2、PtFe/Al2O3等系列 CO 选择性氧化催化剂，产气中 CO 浓度可低于 0.2ppm，满足燃料电池要求。

建立了 kW 级甲醇重整制氢系统，不仅可用于卡车在线制氢领域，而且可用于现场制氢。甲醇-燃料电池发电系统效率超过 42%。

应用领域主要包括：应用于燃料电池汽车车载制氢、分布式电站等领域。应用于加氢站、传统制氢等需求，为氢燃料电池等提供安全、清洁和高纯度的氢气。

高能航天燃料制备技术

高能航天燃料是一类具有较高体积热值和密度的火箭煤油，在有限的装填量下可以使火箭、导弹等飞行器获得更大的推力、达到更远的航程。我国现有高能燃料的生产技术基本参照美国导弹专用高能燃料 JP-10 生产技术，工艺繁复、操作成本高。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所以煤焦化过程产生的蒽油为原料，提出了有别于现有生产工艺的高能航天燃料生产技术，在获得与 JP-10 性能相当的燃料产品的同时，产品价格控制在 JP-10 的 1/3。针对现有技术难以解决的问题，本技术原理及创新在于：

（1）原料利用率高、固态催化剂工业化过程对环境友好、操作可靠、产品品质稳定、生产运行周期长等优势；

（2）使用的固态催化剂性能稳定，不会对设备造成腐蚀，同时避免在生产过程中产生难以处理的酸性废水；

（3）生产工艺技术成熟、生产过程稳定可控，可以实现 10 万吨级以上规模的连续化生产；

（4）原料成本和操作成本低，生产工艺灵活，可以在生产不同性能的燃料产品的同时有效降低成本。