针对劣质固体燃料难利用、难着火和难燃尽等问题，对劣质燃料燃烧技术和能源转换的关键问题进行了系列创新研究和工业应用。构建了一整套低品位劣质固体燃料清洁燃烧与高效利用的技术体系，实现了劣质煤、煤矸石、污泥、市政固体废弃物等劣质燃料的高效能源转换，技术达到了国际先进水平，显著提高了能源利用效率，取得了很好的经济效益和社会效益。创新点主要有： 1）提出了劣质固体燃料清洁高郊燃烧及能源化利用方法; 2）系统地研究了劣质固体燃料热解及燃烧特性; 3）提出了适合于劣

课题组设计合成片状二维KNbO 3

一、团队（专家）简介高秀峰，男，工学博士、副教授，2000 年 12 月获西安交通大学工学博士学位并留校任教。曾主持国际合作科研项目 3 项、国家自然科学基金项目 1 项、作为骨干成员参与国家 863 计划 3 项、主持省部级及企业横向科研课题 30 余项。参编手册、专著、教材共 6 部，累计撰写 100 余万字。获陕西省科学技术二等奖两项（№1、№3）、陕西省高校科学技术二等奖两项（№4、№5）、中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖一项（№1）。累计发表学术论文近 70 篇，其中SCI 和 EI 收录 20 余篇，累计获批发明与实用新型专利 20 余项，获 CNG 加气站压缩机科技成果鉴定一项（№1）。先后从事《过程流体机械》、《过程设备设计》、《密封技术》、《粉体工程》、《过程装备课程设计》等近 10 门专业主干课程的教学工作。擅长从事工程实践类研究项目与实际产品的研发，擅长从事科研成果转化与产业化推广工作，主持研发的多项产品实现大规模产业化应用和市场推广。主要研究方向1) 过程流体机械：石油、化工、动力、制冷用各种容积式压缩机与流体输送泵，主要专长为往复式压缩机、涡旋式压缩机

微藻可以通过自身的光合作用高效固定二氧化碳，同时生产生物燃料以及高 附加值产品，已成为国内外技术开发的热点。在微藻能源利用工艺流程中，用于 微藻培养的光生物反应器占总设备投资和运行成本的一半。由于相关研究工作的 缺乏，生物反应器受微藻光合效率、传质以及光照的限制，体积大、占地宽、成 本高、产率和效率低。为了强化微藻光生物反应器中光传递，提高光分布的均匀 性，构建了内嵌空心导光管的新型平板式微藻光生物反应器，通过空心导光管的 引入实现了将光能导入反应器中光衰减严重区域，提高了反应器内藻细胞的产量。 在此基础上，为了优化反应器的光分布，设计了内置导光板的光生物反应器，并 将其用于工业化中常用的跑道池反应器中（如图1所示），使微藻产量提到了 193. 33%,生物质产量达到2. 31g/L,油脂产量达到1258. 65mg/L。导光板目前工 艺成熟，成本低廉，对微藻无毒害作用，因此将其用于微藻产业化培养的跑道池 反应器中，基本不会增加建造及运营成本。按目前藻粉市场价来算，微藻150 元/千克，传统跑道池反应器的收益为0.18元/升，而利用内置导光板的跑道池 光生物反应器可获得0.35元/升的收益。同时，在工业化常用的管式反应器的基 础上，创新性的提出了一种新型非连续光照管式光生物反应器，通过间断遮光方 式，形成了反应器内明区和暗区的周期性分布，实现了微藻在反应器内流动时的 规律性明暗交替，从而触发闪光效应，使微藻生长速率提高了 15%。 在微藻生长到稳定期后，需对反应器中的微藻进行采收。传统的采收方式包 括离心、絮凝、气浮、膜过滤等，这些方法均耗能较多。为了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性树脂吸收培养基浓缩微藻，吸收后可通过高温烟气脱水回 收再利用。利用采收后的湿藻进行水热液化的预处理方式，将藻细胞破壁，使细 胞内的多糖、蛋白质、油脂等析出并解聚成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸，之 后这些小分子物质经微生物发酵，产出甲烷、氢气等高热值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接经萃取等过程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、虾青素等高附加值产品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗肿 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作为抗凝血剂和免疫调节剂。EPA被称为“血 管清道夫"，能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚，并对 治疗由自身免疫缺陷引起的炎症有效。DHA俗称“脑黄金”，是神经系统细胞生 长及维持的一种主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中 含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约50%。虾青素是已知氧自由基清 除能力最强的天然色素，其抗氧化能力是维生素E的1000倍，雨生红球藻是最 佳的天然虾青素来源，含量达到3%-5%,是目前唯一被美国FDA审核准许可用于 人类直接使用的虾青素产品，我国于2010年批准纳入食品新资源产品目录。 针对微藻生物质高效能源化利用的问题，提出太阳能加热实现微藻水热预处理， 再利用水解液和固态残渣厌氧发酵制取富氢甲烷气，实现微藻全组分转化利用， 并建立了中试系统（如图2, 3）o通过太阳能水热水解，微藻发酵产甲烷过程的 速率和转化率得到显著提升。

日前，东南大学能源与环境学院肖睿教授领衔的清洁能源团队利用废弃生物质秸秆实现了在空气中高效的净水和产电，实现了废弃生物质的新型高效利用。通过对废弃玉米秸秆进行简单的预处理，实现了玉米秸秆在全湿度环境下从空

1、国外热能高效利用、再生能源利用、热能综合利用方面的专家； 2、国内空气源热泵研发、多能耦合技术、智能检测控制反面的专家。

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本；所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产；由于本技术路线使用比较低廉的磷化工副产物磷铁和大宗化工产品，原料成本只是其他工艺原材料成本的1/3~2/3，非常具有市场竞争力；本项目前期采用全新工艺研制的磷酸铁锂材料克容量已达到或超过市售产品，1C放电容量达到120 mAh/g以上，而且成本和生产工艺有非常大的市场竞争优势。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景，主要应用领如图3所示。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来地几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。目前全球磷酸铁锂生产能力小于2000吨/年，投资磷酸铁锂项目风险小，回报快。与同类成果相比的优势分析：FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控。LiFePO4基本参数：Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2~6%。物理参数：松装密度 ≥0.5g/cm3, 振实密度 ≥1.0g/cm3, 中位粒径 ~4μm。涂片参数：LiFePO4: C : PVDF=90:3:7，极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3。电化学性能：克容量>120mAh/g 测试条件：1C, 全电池。克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V。 国际先进，国内领先。

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本。 所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车（包括自行车、公交车、汽车、混合动力车等）、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。与同类成果相比的优势分析：1．FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控 2. LiFePO4基本参数： Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2-6% 3. 物理参数： 松装密度 ≥0.5 g/cm3 振实密度 ≥1.2 g/cm3, 中位粒径 ~4 μm 4. 涂片参数： LiFePO4: C : PVDF=90:3:7 极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3 5. 电化学性能： 克容量>130mAh/g 测试条件：1C, 全电池。 克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本。 所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车（包括自行车、公交车、汽车、混合动力车等）、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。目前全球磷酸铁锂生产能力小于2000吨/年，投资磷酸铁锂项目风险小，回报快。与同类成果相比的优势分析：1．FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控 2. LiFePO4基本参数： Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2-6% 3. 物理参数： 松装密度 ≥0.5 g/cm3 振实密度 ≥1.2 g/cm3, 中位粒径 ~4 μm 4. 涂片参数： LiFePO4: C : PVDF=90:3:7 极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3 5. 电化学性能： 克容量>130mAh/g 测试条件：1C, 全电池。 克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V