项目成果/简介:液流电池储能系统是一种安全、高效的电化学储能技术。在光伏、风能等新能源并网、智能电网、微电网、分布式能源系统、无电地区供电工程以及未来能源安全方面都将发挥巨大作用。具有能量和功率独立（设计灵活）、深度放电、大电流放电不损坏电池、使用寿命长等优点。本项目组在全钒液流电池方面经过十余年的研究和产学研合作，积累了丰富的理论研究成果和实践经验，取得了多项独创性成果。在电池关键材料（双极板、电解液）和电堆结构设计等方面具有多项专利技术，拥有设计、制造25kW 单堆电池和液流电池储能系统的集成技术。在电堆设计和系统集成方面，项目组针对大型液流电池电堆和系统进行了系统的研究：采用模拟仿真技术，优化流场设计，使电堆结构更加高效、可靠；优化的管路设计方案可减小管路系统中的旁路电流损失，提高能量转化效率；电池系统循环运行过程中的先进热量管理技术为电池体系长期稳定运行提供了保障。双极板是液流电池关键零部件，对电池性能、寿命和成本有重要影响。高性能、长寿命、低成本的双极板是液流电池领域高度期待的关键材料。目前已成功开发了新型液流电池双极板并申请国家发明专利。研制的双极板具有电导率高、稳定性好、强度高、耐腐蚀、成本低的突出优点，各项指标达到国际领先。高性能双极板的成功研制，将大幅提高液流电池能量效率和使用寿命，同时可显著降低储能成本，将有力推动液流电池在储能领域的大规模应用。目前已与新能源企业签订了合作协议，将为我国百兆瓦级的全钒液流电池大规模储能项目提供高性能双极板，将实现双极板经济效益3亿元。 具有自主知识产权的液流电池双极板大规模制造技术液流电池储能系统优化设计液流电池电堆设计和制造技术液流电池储能系统集成技术知识产权类型:发明专利 、 软件著作权技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技部重大专项计划

一、项目简介LiFePO4具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。LiFePO4最突出的优点是安全性好（包括电极材料充电态的热稳定性和对电解液的氧化能力），其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，作为动力锂离子电池正极材料有非常好的应用前景。二、规模与投资效益分析与预测：年产1000吨磷酸亚铁锂生产线可实现年产值约1亿元，利润2000万元。三、生产设备主要设备：高温炉5台，球磨机2台。项目转化所需投资：建立年产1000吨磷酸亚铁锂需投资2000万元。四、合作方式面议。

本发明涉及一种硅薄膜太阳电池集成组件，它的结构和制备技术，特别是具有氧化锌(ZnO)背反射电极的硅薄膜太阳电池集成组件及其制备技术。而ZnO背反射电极是硅薄膜太阳电池陷光结构的重要组成部分，可大幅提高电池效率。它涉及硅薄膜太阳电池集成组件的关键工艺——子电池内联集成技术，属于新型能源中薄膜太阳电池的技术领域。本发明采用掩膜蒸镀金属电极，结合湿法腐蚀ZnO的方法，实现具有ZnO背反射电极的硅薄膜太阳电池子电池的内联集成技术，最终获得硅薄膜太阳电池集成组件。该方法简单、成品率高、成本低，有利展示硅薄膜太

利用辐射技术研制电池的离子交换隔膜，最早从日本原子能研究所开始，出发点是代替Nafion的工艺，制备性价比更高的膜材料。电离辐射技术，特别是基于电子加速器的电子束辐射加工技术，不使用催化剂/引发剂，室温操作，高效快速, 适合大量生产。目前辐射加工技术已广泛应用于各种工业材料的生产，如电线、电缆、轮胎、发泡材料、热收缩材料等行业。本项目是在早期辐射接枝技术制备离子交换膜的基础上，在工艺体系中使用功能化离子液体代替含有阴阳离子一般离子交换功能基团，成功制备出具有更高耐热、化学稳定性、良好导电性、极为优异抗钒离子渗漏的两性离子交换膜（HUST-IL膜），并且在钒液流电池中的实际电池测试实验中电池效率优于Nafion系列膜。需要特别指出的是，本项目在制备工艺方面取得了重要突破，不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺，非常环保，并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系，避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题；本项目的工艺技术，使电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺，通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备，与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用，工艺简单，极易量产和推广。 【技术优势】 (1) 本项目所得到的HUST-IL隔膜产品，其钒离子渗透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低约1200倍，导电率提高3倍以上，电池效率实现了对Nafion膜的超越； (2) 在制备工艺方面的重要突破：不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺，非常环保，并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系，避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题； (3) 本项目电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺，通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备，与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用，工艺简单，极易量产和推广。 【技术指标】 HUST-IL隔膜产品：钒离子渗透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低约1200倍，导电率提高3倍以上，电池效率实现了对Nafion膜的超越。

锂离子电池对现代电子设备、电动汽车和储能系统至关重要，然而目前商用锂离子电池不能苛刻温度环境下使用，尤其在低温环境下能量密度严重衰减，限制了其在电动汽车、户外储能、国防军工以及深空探测等领域的应用。随着锂离子电池应用领域的不断拓展，要求锂离子电池在高温/低温兼顾条件下能提供能量输出，以保障装备正常工作，目前锂离子电池还难以达到这一要求。同时，锂离子电池作为苛刻温度环境服役的电源设备仍需克服较多的问题，如无法跨温区使用、低温无法充电、安全性能低等。 本成果攻克了复合碳负极材料、快离子输运特性正极材料和宽温域高电导率电解液体系等关键材料，解决了锂离子电池低温容量衰减严重、低温无法充电和高温/低温不能兼顾使用三大技术难题，突破了锂离子电池在-60~70℃宽温域使用技术壁垒，开发的锂离子电池产品可在高原高寒、沙漠、极寒极地、深空等全疆域使用要求。 本团队拥有教授、副教授和研究生100余人，依托中南大学“粉末冶金国家重点实验室”、“轻质高强结构材料国家级重点实验室”及“粉末冶金国家工程研究中心”等3个国家级研究和产业化平台，完成了三项技术转化。

        研发团队针对NASICON型结构钠离子电池正极材料面临的瓶颈问题，通过新颖的合成方法和材料晶体结构设计理念，成功开发了具有自主知识产权的长寿命、高功率和低成本的钠离子电池及其超稳定的正极材料。材料合成方法简单，反应条件温和，不需要特殊设备，目前已完成实验室中试，具备了公斤级的制备能力。成果具有高的振实密度，可实现高体积能量密度，具有非常优秀的实用化潜力。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持

晶硅太阳电池生产仿真实训让学员以车间技术人员的身份参与整条晶硅太阳电池产线的生产工作。学员可以按标准生产流程操作车间生产设备、检测生产样品以及对电池生产进行工艺仿真，从而深刻了解整个太阳电池生产流程以及关键工艺参数。 一.1.1. 场景设计 场景由制绒车间、扩散车间、后清洗车间、PECVD镀膜车间、丝网印刷车间和分选包装车间六大场景组成。场景素材从多个真实工厂采集而来，高保真还原车间设备与生产流程 场景模型主要包括：洁净车间、制绒机、自动上下料机、硅片、电子天平、分光光度计、电源柜、水冷机、空压机、化学液柜、电脑，键盘、鼠标、扩散炉、石英舟、插片房、传递窗、纯水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、试验台、缓冲垫、防化服、源瓶、气柜、硅桨、方阻测试仪，万用表，石墨舟、PECVD镀膜机、舟车、烘箱、全自动丝网印刷机、网版、刮刀、搅拌机、桨料、夹具、接触电阻测试仪、烧结炉、IV分选仪、硅片盒、五格花蓝等... 一.1.2. 互动设计 第一人称视角控制主角场景漫游，学员可以在三维空间中自由活动和观察场景中的物体。 拾取物体操作采用3D空间实际抓取的方式，没有采用一般游戏中的背包栏方式，而当需要同时拾取多个物体时则提供3维工具用于装放，采取这种方式会更加接近现实，使学员更真实的体验实际工具的存放及使用的技巧。 各生产车间按照真实生产流程设计实训生产任务，完成当前任务后才能进入下一个任务，每个任务记录完成时间以及工艺仿真结果 缩略地图实时显示角色位置与任务点位置 第一人称视角与特写观察视角无缝平滑撤换 机器与设置仿真控制，通过机器控制面板设置工艺参数，控制启动生产，检测生产结果 表单填写与作业报告生成 使用仪器与设备检测生产样品 操作规程与关键知识点主动提示学习 原理动画演示

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃油中的含硫量必须从现在的10ppm减少到1ppm以下。为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附脱硫技术也在开发中，但是吸附选择性低，使用了高价的吸附剂，处理能力也比较低。

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气源现在主要利用天然气，甲醇，DME，轻质馏分，汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，煤油具有价格便宜，携带便利，常温下稳定性高，供给系统完善等优点。可以广泛应用于家庭，汽车，野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃料油中的硫磺含有量必须从现在的数十 ppm 减少到 1ppm 以下。 为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫的话，需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃料油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附型硫磺脱除器正在开发中，但是吸附选择性低，使用了无法再生的高价吸附剂，处理能力也比较低。 项目特色 本技术采用和现在的研究完全不同的想法，利用常压低温下的氧化反应，将煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化剂氧化，并通过常压常温下的选择吸附除去硫的氧化物砜，是一种新的低价脱硫法。无论在国内国外，像本技术一样利用固定床流通式反应装置除去燃料油中的硫磺化合物的研究很少有报告。这个超深度脱硫技术的反应条件非常温和，应用于燃料电池的燃料油重整器，可以很容易使燃料电池小型化，轻量化。和传统的高温高压下的加氢脱硫方法相比，本技术是在温和条件下的高效率脱硫法。和非氧化吸附式脱硫技术相比，脱硫效率高数十倍，对于硫氧化物的选择吸附性高，吸附剂可以再生，吸附剂的使用量减少，可以降低成本。本项目的目的是将这个新的低价脱硫法应用于燃料电池的重整系统，制造出氢气提供给燃料电池。 项目应用前景 1. 利用氧化吸附脱硫法开发煤油的超深度脱硫器 图 1 是氧化吸附脱硫法的原理及煤油超深度脱硫器的概念图。煤油中的难脱硫化合物 DBT 在催化剂及氧化剂存在下，在常压低温下很容易氧化，生成硫氧化物，然后通过常温常压下的吸附被除去。反应容器里放入煤油及氧化剂，通过自然滴落在常压下送进填充了催化剂的固定床流通式氧化反应器，然后，常温常压下通过吸附器进行吸附，除掉氧化后的硫磺化合物。现在的研究结果是通过氧化吸附脱硫法可以将煤油中的硫磺含量减少到 0.5ppm。 2．超深度脱硫煤油的重整反应 图 2 是利用 Ru 系催化剂对含不同浓度硫的煤油进行水蒸气重整反应的结果。其反应是煤油和水生成 CO2 和 H2。从结果来看，不含硫的煤油 750 度的重整反应活性达到 100%，氢气收率达到了 80%，而含硫磺煤油的催化反应表现出催化剂失活现象。 3．项目计划 a.建立一套连续的氧化吸附脱硫装置，改变催化剂，氧化条件及吸附剂，将煤油中的硫磺含量减少到 0.1ppm。 b. 试做一套小型化脱硫装置，进行 1000，2000，10000 小时长期试运转实验，对催化剂，吸附剂的寿命，再生的可能性，装置的长期稳定性进行考察。 c.建立一套煤油的水蒸气重整反应装置，利用超深度脱硫煤油进行水蒸气重整，开发高活性，长寿命的重整催化剂。 d.将超深度脱硫器与重整反应系统组合成试验用别体型重整器，利用煤油制造氢气提供给燃料电池。 e.所需的仪器设备硫磺化学发光检测器（Sulfur Chemiluminescence Detector），氢 火 焰 离 子 检 测 器 气 相 色 谱 （ Gas Chromatography-FlameIonization Detector），热导池检测器气相色谱（ Gas Chromatography-ThermalConductivity Detector）等

洁净厂房作为高洁净度生产场景的核心载体，其选址规划、厂区布局、主体建设与配套设施设计，直接决定了生产环境的洁净可控性与产品质量安全。为从源头规避污染风险、保障洁净生产体系长期稳定运行，结合行业合规要求与工程实践经验，对洁净厂房全流程建设核心要求进行系统化规范与细化明确如下： 一、洁净厂房选址核心要求 洁净厂房选址应遵循 “源头防控、合规优先、风险可控” 的基本原则，优先选择环境清洁、无显著污染隐患的区域，从地理区位上杜绝外源污染物对生产环境的侵扰，核心管控要求如下： 污染源防护距离管控洁净厂房选址应与各类有毒有害场所及其他污染源，保持不低于 25 米的最小卫生防护距离，确保生产环境不受外源污染物污染。其中污染源特指可能产生病原性微生物污染、严重危害性污染物的场所，主要分为三大类：一是工业扩散性污染源，包括化工厂、水泥厂、石材加工厂、石灰厂、冶炼厂、危险化学品生产仓储企业等，存在持续性粉尘、有毒有害气体、放射性物质及其他扩散性污染物隐患的场所；二是固体废弃物与环卫污染源，包括生活垃圾、工业固废的收集、存放、中转、处置全链条场所；三是生物性污染源，包括畜禽屠宰场、规模化畜禽饲养场、公共厕所、集中式污水处理设施等易滋生病原微生物、产生恶臭污染的场所。 选址环境底线要求厂区严禁选址于对食品、药品、精密元器件等生产产品存在显著污染风险的区域，厂区周边不得存在有毒废弃物处置点、持续性粉尘排放源、有毒气体扩散源、放射性物质存放点等无法通过防控措施消除的扩散性污染源。选址阶段应同步评估区域常年主导风向，优先将洁净厂房设置于污染源的常年主导风向上风向区域，避开下风向污染扩散带，最大程度降低大气污染物侵入风险。 不可规避污染源的防控要求若区域内各类污染源难以完全避开，必须开展专项污染风险评估，并配套设置可靠、有效的污染防范措施。包括但不限于设置全封闭物理隔离围挡、高密度防护林带、强化净化新风系统的多级过滤等级、调整新风取风口位置与高度等，经技术验证可彻底清除污染源对生产环境造成的影响，杜绝交叉污染风险后，方可开展后续建设工作。 二、厂区总平面布局与环境管控规范 厂区整体布局应遵循 “功能分区清晰、动线合理分离、污染全程防控” 的原则，实现厂区全域环境的闭环管控，核心要求如下： 功能分区与交叉污染防控厂区应按生产属性、洁净等级、使用功能，明确划分洁净生产区、辅助生产区、仓储物流区、办公生活区四大功能板块，各区域边界清晰、动线独立，严禁交叉设置。其中生活区与洁净生产区必须保持足够的防护距离或完全物理分隔，生活污水、生活垃圾处置设施、餐厨区域等，应远离洁净车间设置，杜绝生活源的生物性、化学性污染物向生产区域扩散。厂区人流、物流、污流应设置独立通道，顺向流转不折返、不交叉，从厂区全局规避交叉污染风险。 厂区全域环境与虫害防控厂区应保持全域环境整洁，无裸露垃圾、无积水洼地、无卫生死角，从源头消除鼠类、蚊蝇、蟑螂等病媒生物的孳生条件。生产场所周边不得设置易导致虫害大量孳生的潜在场所，若厂区周边存在此类风险源，必须配套设置全封闭物理隔离屏障、常态化虫媒监测体系与无害化消杀方案，确保洁净生产环境不受生物污染侵扰。 厂区道路与绿化管控厂区内主干道、支道及生产区周边道路，应全部采用混凝土、沥青等硬质材料铺设，路面平整密实、无破损、无扬尘、无积水，确保人流、物流运输过程不产生二次粉尘污染。厂区绿化应遵循 “防污染、防虫害、低干扰” 原则，绿化植被与洁净车间外墙、新风取风口应保持不小于 5 米的安全距离；优先选择无飞絮、无花粉扩散、易养护的常绿品种，严禁种植易滋生虫害、产生大量花粉 / 飞絮的植物。绿化区域应设置完善的灌溉与排水系统，定期开展修剪、养护与病虫害防治工作，杜绝绿化区域成为虫害孳生地与粉尘污染源。 三、厂房与洁净车间主体建设要求 厂房与洁净车间的建设规模、功能布局、洁净等级设计，必须与生产产品的品种、生产批量、工艺要求及行业合规标准完全适配，核心要求如下： 空间适配与作业区划分厂房应具备与生产规模相匹配的建筑面积与空间尺度，根据生产工艺流程、洁净度级别要求，合理划分洁净作业区、准洁净区、一般生产区、辅助作业区等功能区域。工艺布局应遵循 “由低洁净度向高洁净度逐级过渡” 的原则，减少洁净区域的非必要开口，各区域动线顺向不交叉，杜绝生产过程中的交叉污染。洁净车间的空间尺度应同时满足生产设备安装、人员操作、物料流转与净化系统运行的双重需求。 关键功能区域物理分隔厂房内设置的检验检测室、原辅料暂存区、成品仓储区、工器具清洗消毒区等，必须与生产作业区域（尤其是高洁净度生产区）进行严格的物理分隔。其中检验室应独立设置，与生产区域完全分隔，检验过程中产生的废液、废弃物、微生物培养物等，应设置专用的处置通道与无害化处理设施，严禁检验区域的污染物回流至生产区域，造成产品污染。 建筑结构基础规范厂房建筑结构应具备良好的密闭性、保温隔热性与结构稳定性，洁净车间的墙体、地面、顶棚应采用平整光滑、无裂缝、不积尘、易清洁消毒、耐腐蚀的合规材料，符合洁净生产环境的建筑规范要求。车间门窗应采用密闭性良好的材质，配套设置防虫、防尘、防鼠设施，洁净区域的门窗不得直接向非洁净区域开启，确保洁净环境的密闭可控。 四、净化系统配套空间与建筑条件专项要求 洁净车间的净化空调系统、送回风管路等核心设施，对厂房建筑本体条件有明确的专项要求，需在厂房设计与选型阶段同步规划、提前预留，保障净化系统稳定达标运行，核心要求如下： 车间层高与竖向空间预留洁净车间的楼层净高，需结合净化系统送回风管道管径、安装空间、吊顶内障碍物（消防管线、结构梁体等）的高度综合核算，楼层最低有效净高，即障碍物底部至地面的净距，必须满足通风管道安装、设备布置与后期检修的最小空间要求。送回风主管道的管径，需根据车间设计洁净等级、换气次数、所需总风量进行精准水力核算，同步预留管道保温、支吊架安装、检修操作的冗余空间，严禁因层高不足导致风管管径压缩、风量不足，进而影响洁净车间洁净度达标。常规非单向流洁净车间，吊顶内风管安装区域的净空高度不宜低于 1.2 米，车间完成面净高需同时满足生产设备安装与人员操作需求。 净化空调机组安装空间预留净化空调系统分为室外机组与室内洁净送风柜（空气处理机组 AHU）两大核心部分，厂房选型与设计阶段必须同步预留对应安装空间。其中，室外空调机组的安装位置，需具备良好的通风散热条件，远离粉尘、油烟、废气排放口与新风取风口，预留机组安装、检修、维护的充足操作空间，同时需提前规划机组运行的降噪减震措施，避免对周边环境与洁净车间造成振动与噪声影响。室内洁净送风柜应优先设置在专用的净化空调机房内，严禁直接设置在洁净生产区域内，机房位置应靠近洁净车间，缩短送风管路长度，降低风量损耗与冷量损失。 专用净化空调机房设计要求厂房总建筑面积规划中，除生产所需的洁净车间、辅助区域面积外，必须根据净化系统的冷量需求、机组规格、管路排布，预留独立、专用的净化空调机房。机房的面积、层高、承重荷载，需与空调机组、水泵、水箱、配电控制系统等设备的尺寸与运行参数完全匹配，同时预留设备检修、管路更换的操作空间。机房应设置完善的通风、排水、降噪、减震设施，满足设备长期稳定运行的环境要求，严禁将机房与生产区域、仓储区域合并设置，杜绝设备运行产生的粉尘、噪声、振动对洁净生产环境造成干扰。 送回风管路系统的建筑适配洁净车间的送回风管道布局，应在厂房建筑结构设计阶段同步规划，提前预留主管路的穿梁、穿墙孔洞，规避结构柱体、消防管线、给排水管线等障碍物对管路排布的影响。回风系统的设计需结合车间布局，合理设置回风夹道、回风竖井，预留对应的建筑空间，确保送回风系统的气流组织均匀，满足洁净车间的洁净度、温湿度、压差控制要求。 本规范所有技术要求，除满足上述条款外，还应符合《洁净厂房设计规范》GB 50073、对应行业生产质量管理规范（如食品生产通用卫生规范 GB 14881、药品 GMP 等）的国家现行标准要求，实现合规性、安全性与实用性的统一。