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有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析
中国科学院院士、南开大学教授陈军团队受Nature子刊《自然评论·化学》编委会邀请，发表题为“有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析”的综述论文。该文章深入阐述了有机电极材料的结构特征、作用机理、构效关系等，着重分析了有机电极材料的实际现状和应用前景，有助于学术界和工业界充分了解有机电极材料的实际应用潜力和待解决的问题，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池的商品化应用。文章第一作者为卢勇博士，通讯作者为陈军院士。
锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。
有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。
陈军院士团队的综述论文围绕有机电极材料的未来发展提出见解。文章指出，有机电极材料具有结构可调控特点。根据不同的分子结构和反应电位，有机材料在实际应用中可作为正极或者负极活性材料。文章首先讨论了有机电极材料本身的各种关键性质，包括材料的能量密度、功率密度、循环寿命、密度、电导率、能量效率、价格、资源可用性和热/化学稳定性。其中能量密度、功率密度和循环寿命是材料的基本电化学性质，这些性质会受到材料密度和电导率的影响，其他因素如稳定性和价格等也是必须要考虑的问题。接着从实际电池应用角度分析了电极中活性物质的单位面载量和电解液用量等因素对全电池性能的影响。最后利用软件对以有机材料为正极或者负极的实际锂电池体系进行了模拟，得出了相关电池体系的性能（如整体能量密度、功率密度）和价格等参数。结果表明，n型有机正极材料特别是羰基化合物具有较好的实际应用前景。
南开大学
2021-04-11
一种复合量子点电极材料及其制备方法和应用
本发明公开了一种复合量子点电极材料及其制备方法和应用，属于光电化学电极材料技术领域，包括如下步骤：将钛基材料打磨、清洗后，浸泡于第一酸性溶液中以去除氧化膜，后将钛基材料置于第二酸性溶液中，以制得钛基体；将钼源溶于水中同时调节pH值，并加入硫源后，进行热反应，得到MoS<subgt;2</subgt; QDs；将MoS<subgt;2</subgt; QDs、锑盐、稀土金属盐按预设比例混合溶于浓酸的醇溶液中以制得浸渍液；将钛基体进行清洗、干燥后，完全浸没在浸渍液中，经一系列处理后，得到复合量子点电极材料；本发明制得的电极材料具有导电性强、电催化活性高、耐腐蚀性能优异、稳定性持久等优点，能够用于油田聚合物驱油。
南京工业大学
2021-01-12
一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头
本发明属于电流体喷印喷头相关技术领域，其公开了一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头。所述气流辅助电喷印喷头包括进液筒、气罩、金属针头、导电线、电极罩及环形电极。所述进液筒连接于所述气罩且部分收容于所述气罩内。所述气罩的两端分别连接所述进液筒及所述电极罩；所述金属针头一端与所述进液筒形成螺纹连接，另一端穿过所述气罩伸入所述电极罩内；所述导电线的一端连接于高压电源，另一端穿过所述进液筒连接于所述金属针头；所述环形电极嵌设在所述电极罩内，且其通过接地来将接地电极集成在所述气流辅助电喷印喷头中。本发明的气流辅助电喷印喷头通过设置有环形电极而具有接地电极，使得收集基板不用接地，提高应用范围及灵活性。
华中科技大学
2021-04-14
模块化水处理装备
山东中欧膜技术研究院依托哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，具有强大的科研支撑与技术支持。目前，研究院具有一支以中国工程院院士，哈尔滨工业大学马军教授为核心的，朝气蓬勃、勇于创新、以中青年为主体的学术队伍。研究团队固定研发人员64名，其中：中国工程院院士1名，教授/研究院5人，副教授10余人，研究生及研发工程师40余人。人员专业职称配置比较合理，具有较高专业技能和业务水平。研究院近三年发表高水平SCI文章60余篇，申请发明专利30 余项，其中授权8项。撬装式模块化水处理装备采用高效短流程处理装备，以先进膜分离技术为核心，结合新生态纳米吸附技术与高级氧化技术，实现水中污染物高效去除。成功开发低成本在线高效混凝剂，能够有效阻止反洗过程中产生浊度、微小絮体、铁锰等杂质渗出，形成大絮体；该新生态纳米铁锰氧化物对重金属有优异的去除效果，实现了水源水重金属污染控制的理论创新。该项技术应用于北江流域三十一座水厂，成功保障了下游地区供水安全（日供水量300余万吨，服务群众600余万人），确保了广州亚运会的顺利进行，获当地政府表彰、嘉奖，且运行成本低，易于推广，该项技术获3项美国专利，该技术被国际水协列入源水除重金属“最佳实用技术指南”，获省发明一等奖一项，突破了重金属离子处理去除关键核心技术。
采用高效重力式驱动催化膜滤结合高级氧化技术，是基于新生态纳米微界面吸附技术开发的抗污染纳米复合膜过滤技术，实现膜组件无动力、抗污染运行，主持设计建设了全球首座无外加动力膜水厂, 膜组件反洗时间间隔延长十倍,运行能耗降至现行超滤的五分之一，填补了膜技术能耗高的技术短板，获省自然科学一等奖。
该系列处理装备采用模块化方式进行拼装，可根据水量定制，即装即用，采用自主开发智慧控制系统，实现24小时自动运行，可远程维护。设备占地面积小，无需增设砂滤池，运行成本较传统工艺节约20%。装备技术水平达到了国际领先水平。研究团队所开发系列研发装备在饮用水处理、生活污水处理、工业废水处理等领域工程化应用，2020年合同额达1.5亿元。
我国人工基数大，淡水资源需求量大，现有水处理技术占地面积大，建设成本高，难以满足分散式小规模水处理及需求。撬装式系列水处理装备为解决我国分散式水处理问题尤其是农村饮用水、污水处理提供切实可行的解决方案，应用前景广阔，具有巨大的市场价值。
哈尔滨工业大学（威海）
2021-05-11
固废处理与工程应用
干燥机采用气流式干燥的原理，节能效果突出，由于干燥介质与湿污泥直接接触，传热传质系数大，因而其干燥强度大，设备布置紧凑，占用空间较小；可以灵活选用热源，优先推荐使用各种燃烧系统的排烟，对湿污泥的适应性好，可用于膏糊状、滤饼状等湿污泥的直接快速干燥。全自动，无人值守。
东南大学
2021-04-11
流化床热处理设备
使用液化石油气、城市煤气、天然气或电作热源，替代盐浴炉或箱式电炉用于金属工件的热处理。流化床热处理设备包括燃气流化床热处理炉和电热流化床热处理炉。可应用于冶金、机械、航空、钢丝热处理和有色金属工业。流化床具有温度场均匀，加热质量好，工件变形小或不变形等优点，故最适用于形状复杂的模具、薄形工件以及量具、刃具等的加热。当炉温1000℃时，400x400x450mm流化床热处理炉中同一横截面内最大温差≤3℃， 流化床热处理炉据有以下优点： 与其他热处理炉相比，设备简单，容易上马； 升温快，降温快，调温快，其传热能力比火焰炉和电阻炉大2-10倍，其传热系数高达100-400Kcal/(m2.h.℃)； 可达到少氧化或无氧化加热，从而省掉酸洗、碱洗、清洗和抛光等后部工序； 省电，与盐浴炉相比，中温炉省电70％； 加热均匀，变形小或不变形，加热质量好； 可作多种热处理，如淬火前加热、淬火冷却、回火正火等。处理材料包括钢丝、钢管，轴类及各种复杂形状的零件、模具等； 可以自动化、机械化、连续化生产； 无毒气、不污染、公害少，不锈蚀仪器。 应用于各类需要热处理工艺的工矿企业。
北京科技大学
2021-04-13
生活污水深度处理技术
连续自动反冲洗滤塔为目前国外成熟、先进的生活污水深度处理技术，主要包括两级连续自动反冲洗过滤过程。第一级连续自动反冲洗过滤为连续生物过滤，在此过程中污水通过附有生物膜的石英砂滤料时会发生生化反应和部分物理吸附反应，从而可以有效的去除污水中剩余的有机污染物和部分无机物质。第二级连续反冲洗过滤为连续吸附过滤，主要是利用矿渣滤料的高比表面积和孔隙度对污水中有机物和无机物进行吸附去除。用于相关钢铁公司及电厂的生活污水深度处理回用工程项目。(1) 该技术先进成熟，运行可靠，处理效果好，能保证出水水质达到处理要求，处理后出水可作为生产补充水、厂区绿化等其他非饮用目的水源。(2) 该技术的一次性投资小，运行费用低，少占土地，最大限度的节省电能。(3) 该技术为节能、高效的处理设备。(4) 该技术操作管理方便，能够适应一定的水质、水量变化。项目的关键数据连续自动反冲洗滤塔为钢制一体化设备。外形尺寸：直径为 2550mm，高为 5400mm。处理能力为 50m3/h，过滤面积为 50m2，滤速为 10m/h，砂量为 9.8m3，空压级功率为 5.5kw。经过两级的连续自动反冲洗过滤，可有效去除经过活性污泥法处理后的生活污水中的80%~90%有机污染物和无机物。
北京科技大学
2021-04-13
交通视频智能处理系统
该科技成果采用视频处理技术快速有效的反映道路状况和车辆状况，保障交通正常 运行，达到提高行车安全，降低事故发生率的目的。 ★ 道路信息获取，异常情况检测与分析( Get information of road, detect analyses abnormity happened in the road ) 利用视频技术跟踪进入检测区域的所有的目标车 辆，准确定位车辆位置，实时检测车流量、车辆速度、 车辆大小等信息，并将检测结果记入数据库作为为后续 交通信息处理的依据。通过对已经检测到的道路基础信 息进行智能化分析，系统可以对超速、慢速、串道、违 章停车、违章转弯、相撞等多种情况自动示警并抓拍违 章车辆车牌经识别后将违章车辆车牌记入数据库，可以 对道路堵塞情况做出相应的分析和提示。 ★车辆自主安全，传感器网络实现车路车 的交互通信（Active security in intelligent vehicle and communication between road and vehicles） 利用视频技术实现汽车自主安全和自 动导航，应用传感器网络的理论，将视频 信号、道路信息、交通信息、车载信号收发设备 组成网络，实现信息共享和交流。 ★嵌入式交通视频监控、分析、通信平台的开发 （ Embedded system development） 采用 TMS320DM642 嵌入式平台可以在对多路交通视频信号进行实时处理，通过宽带 无线接入技术完成数据传输。
同济大学
2021-04-13
纤维织物抗菌纳米处理技术
抗菌纤维织物纳米处理的原理是将银铜化合物的纳米颗粒植入纤维内部，当织物与微生物相接触时，微量的银离子和铜离子到达微生物细胞膜，依靠库仑引力，二者牢固吸附，银铜离子穿透细胞壁进入细胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活力，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。当细胞失去活性时，银铜离子又会从中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌作用持久。同时，纳米颗粒被植入纤维内部，而不是吸附在纤维表面，因此可经受持久的洗涤。 应用前景： 用于纤维或织物的附加纳米材料处理，使纤维或织物具有抗菌功能。具体可用于食品行业专用服，医生工作服，汽车、火车、飞机等的装饰纤维面料，家具布，服装，鞋垫袜子等的抗菌纳米处理，使其具有抗菌效果。从而减少细菌的传播途径，提高人们的身体健康。也可用于初级纤维的抗菌纳米处理。随着人们的健康意识及自我保护意识的提高，对日用品及服装要求的提高，纤维织物抗菌纳米处理技术将具有广阔的市场。
北京交通大学
2021-04-13
超滤膜处理集成技术
项目基于国家“十一五”重大水专项“引黄水库水超滤膜处理集成技术研究与示范” 课题，突破了多项超滤膜应用的关键技术，建设了我国首座 10 万吨 / 日的大型城镇超滤组合工艺饮用水处理厂示范工程，以超滤为核心的组合工艺具有良好协调除污染效能，显著提高了饮用水水质，大幅度降低了 生物污染风险，有机污染也得到有效控制，为超滤技术在我国饮用水处理领域的大规模应用提供了技 术支撑和工程示范 。课题成果作为 “十一五” 水专项的标志性成果，在 CCTV《新闻联播》报道。成果在国家会议中心举行“十一五”国家重大科技成就展中参展，并入选《 “十一五”国家重大科技成就展成果汇编》。
北京工业大学
2021-04-13