超临界二氧化碳动力循环（简称sCO2循环），采用超临界CO2为工作介质实现热功转换，具有三个优势：①CO2化学性质稳定，高温下与金属材料反应弱，为进一步提高主蒸汽参数奠定了基础。②当主蒸汽温度超过550℃ 时，sCO2循环效率高于水蒸汽朗肯循环。③sCO2循环整个系统高压运行，系统紧凑。在燃煤发电、核能、太阳能、余热利用等领域具备应用前景。 2017年以来，华北电力大学徐进良教授团队在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委重点基金、国家能源集团重大项目的支持下，对sCO2燃煤发电系统的热力循环构建、超临界CO2传热特性、sCO2锅炉及透平等关键部件概念设计等开展了研究，取得了重要进展。相关成果获得中国电力科学技术杰出贡献奖，基于相关成果获评全国高校黄大年式教师团队，接受科技日报专访：加上高温高压二氧化碳也能当发电“能手”，重点论文入选SDG7研究论文精选集，该文集是过去5年Elsevier能源类期刊针对联合国可持续发展目标的精选论文（中国约20篇），是能源领域发展的关键性研究资源。具体成果如下： 1、超临界二氧环塔燃煤发电循环构建关键技术 引入协同学，提出多级压缩sCO2循环，结合再热及间冷，构成sCO2循环提升效率的广义路径。是国家能源集团sCO2燃煤发电技术路线的基础。提出能量复叠利用原理解决循环与热源耦合面临的烟气热量全温区吸收难题，是国家重点研发计划项目中sCO2燃煤发电烟气余热吸收的关键技术。相关技术已授权美国专利1项，中国专利4项。 2、sCO2锅炉关键技术 围绕sCO2燃煤发电锅炉面临的关键难点问题，使用分流减阻、模块化设计锅炉解决压降惩罚效应，相关成果获得国内外广泛应用。提出受热面温度控制技术，形成锅炉锅侧与炉侧协同设计方法。获得燃煤sCO2循环及全生命周期特性，构建循环侧动态响应及尺度标度律，解决机组深度调峰关键问题，从效率、经济性、动态特性等方面全面论证了sCO2燃煤发电优势。相关技术已授权中国专利3项。 3、sCO2传热及换热器关键技术 提出类沸腾理论，建立高温高压实验台，具备取得数据的能力，能够对sCO2循环关键受热面的流动阻力、传热系数进行精确预测，关联式精度明显改善，并在此基础上提出了sCO2水冷壁设计，对超临界应用技术开发具有广义指导意义。相关成果被国家能源集团新能源研究院、西安热工院等相关研究机构广泛引用，推动了我国sCO2燃煤发电技术的发展。同时具备回热器的设计能力，形成了sCO2多台回热器传并联网络设计技术。 4、太阳能光热发电与低品位能源利用技术 科研团队对中高温超临界二氧化碳太阳能发电的系统设计具有丰富经验，同时在中低温太阳能与余热利用领域深耕多年。自主研发了有机朗肯循环ORC发电系统，实现了专利向企业转让，推动了ORC在余热利用、制氢、海水淡化等领域的工程应用，对系统热力学优化及工质筛选、多目标参数优化及全生命周期评价、膨胀机中多相流理论及实验等方面具有深厚基础。相关技术已授权中国专利10项。 超高参数CO2流动传热实验平台（包括主循环回路系统、冷却水循环系统、工质充液回收系统以及数据采集系统，最大运行压力和温度分别为25MPa和500oC，实现全周均匀加热和半周非均匀加热，获得了丰富的实验数据，弥补了超高参数传热数据的不足，为发展新的超临界传热理论提供数据支撑，为锅炉设计提供第一手数据资料。） 1000MW级sCO2燃煤发电系统图（采用了以下创新性成果：锅炉模块化设计，消除了压降惩罚效应；引入协同学原理，构建了三压缩循环；能量复叠利用原理，实现烟气热量全温区吸收。在透平入口参数为630℃/35 MPa条件下，发电效率达到51%，比现有超超临界水蒸气机组提高4个百分点。） 团队通过原始创新，在该领域具备较强的竞争力，能够独立承担该领域的项目。同时在本领域具有较强的影响力，与国内多家高校团队、科研院所、重点企业有实质合作。 创新点 1、提出了能量复叠利用原理及设备共享概念，解决了sCO2循环平台搭建关键难题。 2、发明了模块化二氧化碳锅炉，消除了由于大流量引起的压降惩罚效应，为sCO2锅炉的研发提供可行的技术路径； 3、提出了超临界类沸腾理论，建立了超高参数二氧化碳传热系统，为sCO2换热器设计制造提供支撑。 应用案例 本成果是国家重点研发计划项目：“超高参数高效二氧化碳燃煤发电基础理论与关键技术研究”的主要支撑，是国家自然科学基金委重点项目的主要研究对象，同时本成果应用于我国国家能源集团~20MW燃煤超临界二氧化碳平台设计。 获奖情 获得中国电力科学技术杰出贡献奖。

项目简介： 针对现有碳收集、储存（CCS）方法中二氧化碳的压缩、脱附过 程的高能耗问题，我们采用碳收集与利用（CCU）的策略，将二氧化 碳的捕集、活化与转化利用相结合，为碳收集、储存及其活化利用提 供新方法。设计并合成高效、可活化二氧化碳的吸附材料，以利于在 捕集时活化二氧化碳分子，将二氧化碳的分离技术与二氧化碳（即活 化的二氧化碳分子）的转化反应相耦合，避免能耗高的脱附过程，从 而实现低压、温和条件下将捕集的二氧化碳的原位催化氢化反应，以 制备能源类产品甲酸、甲醇

CO2的大规模工业利用是目前国内外研究的重要课题，提出了一种新的 CO2 化学利用技术路线，即通过 CO2 与氨反应得到三聚氰酸等固体产品。这样， 不仅可实现 CO2的封存，而且能够实现 CO2的高值有效利用。对 CO2的减排具 112 有重要意义。 CO2氨化反应特点： CO2氨化矿化生成三聚氰酸所需原料用量少（一份重量的氨可固定 2.5 份 CO2）； 原料转化率高,(转化率达 95%以上)； 矿化反应设备投资少，在现有煤化工装置基础上，添加部分设备，通过改 变反应过程和目标产品即可实现 CO2的氨化矿化，矿化产品利用价值大。

聚氨酯是重要高分子合成材料，用于制造泡沫塑料、纤维、弹性体、合成革、涂料、胶黏 剂、铺装材料和医用材料等，广泛应用于交通、建筑、轻工、纺织、机电、航空、医疗卫生等 领域。目前，全世界生产聚氨酯都是采用光气异氰酸酯路线，本项目首创的绿色生产技术，以 二氧化碳替代剧毒的光气，与有机胺、多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等为原料，具有原料 成本低 (比光气异氰酸酯路线低20～30％) 、转化率高、过程清洁等特点，产品质量优异，优级 品含量大于99.5％，经济性好，具有最强的国际市场竞争力。随着环境保护、节能减排的日益 重视，该项目的开发，对于节约宝贵的能源、利用二氧化碳废气、促进节能减排、经济社会和 谐发展具有非常重要的意义。 5万吨/年HDI型聚氨酯，总投资26000万元。

通过将酞菁铜（CuPc）分子与碳纳米管复合，得到了高效的二氧化碳电催化剂。它可以在较低过电位下将二氧化碳高选择性地还原为甲烷，其法拉第效率达到66%（图3），是目前产甲烷的活性最高的电催化材料。不同于该课题组此前报道的单分散的CoPc/CNT催化剂（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶体以堆积状态分散于CNT之中（图3b）。原位在线X射线吸收（XAS）研究发现，堆积状态下的CuPc分子在催化工作电位下会自发转变为尺寸为2nm左右的铜纳米团簇，是高催化活性位点；当停止催化反应后，铜纳米团簇又会可逆地回到CuPc分子结构（图3c-e）。不同于CuPc，另外两种铜配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反应电位下都不可逆地转变为金属铜微米枝晶，因此催化活性和选择性远低于CuPc/CNT

成果创新点 主要技术创新路径：一步催化二氧化碳加氢高选择性 制备高品质（清洁）汽油 核心解决问题、核心优势：一步催化二氧化碳加氢高 选择性制备汽油,即缓解能源危机又能改善环境问题。催化 剂由金属氧化物和分子筛两部分组成，金属氧化物可以较 大规模制备，分子筛的价格也比较低廉，催化剂稳定性较 好，有工业推广前景。 这种方法所制备的汽油有别于传统石油裂解制备的汽 油，其不含硫或磷，

CO2的大规模工业利用是目前国内外研究的重要课题，提出了一种新的CO2化学利用技术路线，即通过CO2与氨反应得到三聚氰酸等固体产品。这样，不仅可实现CO2的封存，而且能够实现CO2的高值有效利用。对CO2的减排具有重要意义。 CO2氨化反应特点： CO2氨化矿化生成三聚氰酸所需原料用量少（一份重量

主要技术创新路径：一步催化二氧化碳加氢高选择性制备高品质（清洁）汽油 核心解决问题、核心优势：一步催化二氧化碳加氢高选择性制备汽油,即缓解能源危机又能改善环境问题。催化剂由金属氧化物和分子筛两部分组成，金属氧化物可以较大规模制备，分子筛的价格也比较低廉，催化剂稳定性较好，有工业推广前景。 这种方法所制备的汽油有别于传统石油裂解制备的汽油，其不含硫或磷，燃烧后不释放硫氧化合物和磷氧化合物等有害物质，辛烷值高，防爆性能好，是高品质的清洁汽油。