精选成果推介7

PEM水电解制氢研究与开发

氢能在推动能源清洁低碳化发展、优化我国能源消费结构和能源保障安全等方面具有重要作用，是支撑我国可再生能源大规模发展和充分利用的重要途径。PEM 电解水制氢技术具有效率高、负荷适应性强、系统响应快、占地面积小、电流密度高、气体纯度高等优点，在可再生能源电力储能和燃料电池汽车加氢站等领域中具有广阔的应用前景。

中国科学院广州能源研究所的成果包括高效低成本、低贵金属载量的PEM电解水关键核心催化材料、膜电极制备、PEM水电解器制氢及系统等相关技术，可大大降低目前 PEM 电解水贵金属资源限制和成本高的制约。相关技术已申请相关发明专利 9 件，获授权 5 件。已形成的关键技术和成果如下所示：

开发了 CCM 电极界面优化、高效传质低贵金属电极、高密度活性位析氧催化剂和聚合物界面高效传荷传质等一系列技术。在相同性能下，膜电极阳极贵金属载量仅 0.2mg/cm2，是目前商业膜电极载量的 1/10。阴极铂载量低于 0.1mg/cm2，大幅度了降低成本，处于国际领先水平。单槽电压低于 1.62V@1A/cm2，电堆效率高达 90%(HHV)，处于国内领先水平。

开发出膜电极、集电器、双极板耐化学腐蚀技术，电解槽在 80℃、1A/cm2下，衰减率控制在 30μV/h 以内，连续寿命测试超过 3500 小时。开发出电解器内部消氢技术，使水电解器出口氢气纯度达到 100%，氧气纯度达到 99.9%以上。

以上关键技术指标与美国能源部（DOE）同步。

应用领域主要包括：本技术可应用于太阳能、风力、水力发电等可再生能源发电领域。利用弃电制备氢气实现储能，制备的氢气可用于氢燃料电池汽车、分布式能源、石化生产等方面。本技术也可应用于加氢站，为加氢站提供安全、清洁和高纯度的氢气。

锂离子混合超级电容器

大连化物所研制的锂离子混合超级电容器，恒电流充放比电功率达到10KW/kg，约为锂离子电池的10倍；比能量为30 Wh/kg，约为传统电容器的6倍；循环寿命可达 1 万次以上。它具有安全性高、充放电速度快、循环寿命长、可在极寒和极热的环境下长期使用（-40 ℃～70 ℃）的特点。

应用领域:锂离子混合超级电容器可用在需要大功率输出的领域（如激光、武器点火、车辆低温点火、雷达、便携式大功率电源）具有广阔的应用前景。目前已形成实验室产品样机。

三维网络纳米复合高效水处理吸附剂

近年来，三维网络水凝胶吸附剂受到了人们的高度关注。三维网络水凝胶吸附剂主要是利用三维网络链上的功能基团进行吸附，可通过分子设计，在水凝胶中引入不同的功能基团，实现对水中污染物的高效吸附去除。

三维网络水凝胶吸附剂目前主要是采用溶液聚合法制备，所合成的胶体要经过预烘干、造粒和烘干等步骤才能得到产品，过程复杂且能耗较高。为此以凹凸棒石为无机组分，采用水溶液分散聚合法一步法制备了具有三维网络结构的颗粒状有机无机纳米复合吸附剂。

与传统吸附剂相比，三维网络水凝胶吸附剂具有吸附容量大和吸附速率快等明显优势，降低了吸附剂的制备成本，易于实现工业化生产。吸附剂对水体中有害物质有很强的吸附性能，具有吸附容量高、并能够经过分子设计实现选择性吸附。良好的亲水性能使其遇水溶胀，可大大降低吸附过程中的传质阻力，使吸附体系能够很快达到吸附平衡。产品可用于重金属离子、阳离子染料废水和抗生素废水的处理以及“固定”土壤中重金属离子。

采用溶液分散聚合法，一步构建了具有三维网络结构的颗粒状有机-无机复合吸附剂；采用助剂和控制搅拌速度，解决了黏土在复合吸附剂中的均匀性和成粒问题。产品成本8000元/吨，销售价格12000元/吨以上，可以替代活性炭应用于各种废水处理。①对重金属离子的吸附容量达到300mg/g以上；②对阳离子染料的吸附容量达到1000mg/g以上；③对抗生素的吸附容量达到300mg/g以上。

按年产10000吨规模计，总投资约3000万元。

水性油墨用绿色环保型聚氨酯／苯丙核壳乳液连接剂

本项目的特色在于，采用了现阶段国外最新的核壳乳液聚合技术和互穿网络技术，将光泽度更高、 耐磨性更力学性能更优的聚氨酷树脂以可聚合表面活性剂的形式参与苯乙烯和丙烯酸（酷）单体的共聚反应，从而合成含有聚氨酷和苯乙烯、 丙烯酸酷链段，具有核壳结构，且结构之间存在网络互穿的共聚物树脂乳液，以满足高档次油墨在高光泽度和高抗水性能方面的要求。

本项目的创新之处 主要体现在以下三方面 ：1) 采用具有自 主知识产权的可聚合聚氨酷表面活性剂作为苯乙烯／丙烯酸树脂乳液聚合的表面活性剂，从而避免低分子乳化剂的使用，降低了因乳化剂的使用而产生的吸水性，提高了材料的抗水能力。2) 利用互穿网络技术和可聚合聚氨酷表面活性剂的聚合能力，在聚氨酷树脂组分与苯乙烯／丙烯酸脂组分之间形成了互穿和交联结构，达成分子尺度的结合，从而将聚氨酷树脂更高的光泽度、更强的耐磨性和更优的力学性能赋予了复合材料。3) 利用核壳乳液聚合技术，合成以聚氨酷为外壳，苯丙树脂为内核的核壳乳液。由于聚氨酷外壳柔性大，在干燥成膜时具有易于紧密地互相结合的优势，可获得更为致密的膜，从而明显提高材料的光泽度和机械性能。

自然生物膜处理分散式生活污水技术与设备

1. 解决的生产问题/科研方法的突破

村镇分散式农户或旅游区分散的旅馆等都存在分散式生活污水的排放，基于自然生物膜开发处理农户分散式生活污水的技术，用于削减生活污水污染负荷。

2. 技术优点 该技术采用零散土地处理方法，无额外动力，易于维护，节省土地。

3. 适用范围本技术工程造价低，污水处理效果理想，适用于经济欠发达的农村地区。无需土建工程，开发的设备可放置于地下，也可放置于地面，可以依地形而建。