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低碳能源技术中心
团队主要研究方向: ●生物质气化合成液体燃料 ●生物质催化热解制备高品质液体燃料 ●生物质能源系统 ●碳排放调查 ●碳...
团队信息
课题组名称:低碳能源技术中心
课题组网址:http://tcc.qibebt.ac.cn:8081/
负责人:吴晋沪
工作单位:中国科学院青岛生物能源与过程研究所
学科领域:洁净煤技术、生物质热化学转化
课题组院地合作联络人员
姓 名:武景丽
办公电话:0532-80662764
手 机:15864251742
E-mail:wujl@qibebt.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:周剑伟
办公电话:0532-80662796
手 机:15064852986
E-mail:zhoujw@qibebt.ac.cn
团队介绍
团队主要研究方向:
●生物质气化合成液体燃料
●生物质催化热解制备高品质液体燃料
●生物质能源系统
●碳排放调查
●碳捕集储存
可转移转化的科技成果:
1、生物质合成气经二甲醚制高品质油品
2、废弃油脂电解合成航空生物煤油及联产高值微晶蜡
典型转移转化项目案例
百吨级生物质多联产集中中试系统
1、项目简介
我国交通燃料短缺,打通生物质转化液体燃料、电力、肥料多联产技术,有利于农林废弃物的高值化利用,有效减少温室气体排放,发展农村经济,具有重要的现实意义。
本项目采用生物质气化合成技术,研究利用生物质生产二甲醚、汽柴油等液体燃料,并联产电力及肥料。已建成150 t/a 二甲醚合成以及100 t/a汽柴油合成集成中试系统。
2、技术创新
●利用富氧气化及自热催化相结合的技术路线,实现定向气化及合成气的组分调整;
●开发CO和CO2共加氢一步法合成二甲醚的高效双功能催化剂,降低生产成本;
●首次实现了生物质气化制二甲醚及制汽柴油工艺及装置优化,工艺简单高效;
●可灵活选择出口油品,延长二甲醚高附加值下游产品产业链,抗拒市场价格波动。
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酶工程技术研发团队
团队主要研究方向: 青岛中科青石生物技术有限公司是高科技创新型企业,主要致力于工业微生物菌株改造、生物催化剂系统集成解...
团队信息
课题组名称:酶工程技术研发团队
课题组网址:http://ee.qibebt.ac.cn/ http://zk-flagstone.com/index.html
负责人:李盛英
工作单位:中国科学院青岛生物能源与过程研究所
学科领域:酶工程
课题组院地合作联络人员
姓 名:张伟
办公电话:0532-80662675
手 机:15288988224
E-mail:zhangwei@qibebt.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:周剑伟
办公电话:0532-80662796
手 机:15064852986
E-mail:zhoujw@qibebt.ac.cn
团队介绍
团队主要研究方向:
青岛中科青石生物技术有限公司是高科技创新型企业,主要致力于工业微生物菌株改造、生物催化剂系统集成解决方案、酶制剂与蛋白产品的开发与订制、天然小分子化合物标准品订制;并提供高水平、高质量的科技咨询、技术转让与实验分析服务。
公司现有客户包括国内外知名的医药、农业和化工企业。通过利用高产工业菌株、现代合成生物学技术升级传统生产工艺,提高企业生产效率、降低生产成本、提升环保效益,以创新引领生物医药与生物制造产业升级。
典型转移转化项目案例
1.工业微生物菌株改造
具有自主知识产权的高产工业微生物菌株是生物发酵企业的核心竞争力,是产品走向国际市场赚取高额利润的关键所在。中科青石通过定向诱变、高通量筛选、基因组测序、生物合成途径重编程以及现代合成生物学技术为客户提供精准快速、严格保密的菌株(包括细菌、放线菌、酵母及丝状真菌)改造服务。公司现有客户包括国内外知名的医药、农业和化工企业。
案例A:国内企业A生产某发酵产品的工业菌株长年使用后生产效价显著降低、且菌株知识产权不明晰,同时外部面临国内竞争者的严酷成本竞争与国外竞争者的专利纠纷,产品无法出口,公司经营举步维艰。解决方案:委托中科青石针对该产品开发全新的、具有自主知识产权的超高产工业微生物菌株。
2.生物催化剂系统集成解决方案
生物催化剂具有催化效率高、化学选择性好、环保等诸多化学催化剂无法比拟的优点。目前,许多药物、医药中间体及化工产品的生产均需使用具有高选择性、高鲁棒性、高稳定性及低成本的生物催化或生物转化系统。中科青能核心团队在生物催化剂的开发方面具备多年的成功经验,可为客户提供专门的系统集成解决方案,全方位满足客户需求。
案例A:某结构复杂药物合成的最后一步涉及具有高度位点与立体选择性的羟化反应,化学催化剂无法满足选择性要求。解决方案:中科青石利用酶定向进化与理性设计,为企业开发出全新的、具有自主知识产权的P450单加氧酶A;并通过生化反应设计、酶固定化、还原伴侣蛋白优化为客户提供可以工业应用的系统集成解决方案。
案例B:某手性医药中间体的生产需使用脂肪酶B进行手性拆分,但对映体超量ee%指标不甚理想,无法满足生产要求。解决方案:中科青石利用高通量筛选平台为该反应筛选全新的脂肪酶,并通过进一步酶工程改造获得客户满意的脂肪酶新产品。
3.酶制剂与蛋白产品的开发与订制
酶制剂广泛应用于食品、纺织、洗涤与饲料等行业;抗体、蛋白药、实验用酶等产品也广泛应用于生物诊断、生物医药企业及各大科研院所。中科青石依托自主研发的“蛋白多宿主表达平台”,可同时为企业大客户与实验室小客户提供多样化的蛋白产品订制服务。
案例A:某实验室由于缺乏蛋白质分离纯化的相关人员和设备,无法获取蛋白A进行相关生化实验。解决方案:中科青石提供小量蛋白表达纯化订制服务,专业的生化学家将用最短的时间为制备10-500毫克的活性蛋白纯品以满足客户需求。
案例B:某饲料企业需大量生产饲料酶制剂新品种B,但缺乏相关技术攻关力量。解决方案:中科青石利用毕赤酵母、枯草芽孢杆菌、米曲霉等高效蛋白生产的微生物细胞工厂为客户开发酶制剂A的发酵菌株及生产工艺,进行小试与中试放大实验,并协助企业完成大规模发酵工艺的设计与优化。
案例C:某诊断试剂盒生产企业希望外包酶连抗体C的生产。解决方案:中科青石可承接此类外包生产委托。
4.天然小分子化合物标准品订制
抗生素生产企业的质控部门以及从事天然产物研究的实验室经常需要天然小分子化合物来进行定性和定量的测定,然而一些相对“小众”的天然产物无法通过市场购买。中科青石拥有自己的菌种保藏库,能够为客户提供一定种类的天然小分子化合物(见下,纯度90-99%)。此外,如果客户能够提供菌株,中科青石可提供小量(0.01-10克)分离纯化服务。
案例A:某实验室需要少量天然小分子化合物A进行相关实验,但该化合物无法从市场购买。解决方案:中科青石通过渠道获得化合物A的发酵菌株,进行小规模发酵及化合物A的分离纯化,1个月后为客户提供20毫克该化合物的纯品(纯度99%)及样品检测报告(MS及NMR检测数据)。
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循环经济技术与政府决策支持创新团队
“循环经济技术与决策支持创新团队”是中国科学院引进海外杰出人才计划创新研究团队,是中科院污染生态与环境工程重...
团队信息
课题组名称:循环经济技术与政府决策支持创新团队
课题组网址:http://rcies.iae.ac.cn
负责人:薛冰
工作单位:沈阳应用生态研究所
学科领域:产业生态学与循环经济
课题组院地合作联络人员
姓 名:姜璐
办公电话:024-83970372
手 机:18520563175
E-mail:jianglu@iae.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:景红双
办公电话:024-83970317
手 机:13840039267
E-mail:jinghsh@iae.ac.cn
团队介绍
“循环经济技术与决策支持创新团队”是中国科学院引进海外杰出人才计划创新研究团队,是中科院污染生态与环境工程重点实验室的重要组成单元,主要由从事产业生态学、空间信息计算、环境建模等杰出中青年科研人员组成,近5年来已完成决策咨询报告30余份,发表高水平学术文章200余篇,申报专利及软件著作权等10余项。研究团队的主要研究任务是系统解析区域人类活动与生态系统演化的耦合关系, 开展基于环境计算的可持续管理决策支持服务平台及技术研发工作,创新政策协同体系,推动可持续发展理论、方法、政策及其工具化应用,服务区域社会经济的可持续发展。
主要研究方向包括:
●区域可持续发展决策咨询与规划
●决策支持系统与管理工具开发
●全空间运行信息与智能挖掘技术
典型转移转化项目案例
1.区域可持续发展决策咨询与规划
研究团队致力于为区域可持续发展与生态文明建设提供专业技术服务,包括总体规划编制、长期服务支持以及区域科技项目联合申报服务等。自2009年以来,研究团队先后成功承担覆盖辽宁省、江苏省、甘肃省、陕西省等在内的国家可持续发展实验区规划、国家生态文明先行示范区规划、国家农业科技园区总体规划、国家产城融合示范区规划、国家循环经济示范园区总体规划、区域节能减排规划等区域可持续发展决策咨询与规划项目30余项,获得相关科技奖励10余项,通过与地方政府合作,研究团队多尺度解析地区生态环境健康与社会经济发展过程的交互作用关系,探索建立符合地区发展特色的可持续发展体系,形成先进的政策干预措施,为地方可持续发展提供系统解决方案,有力发挥了“决策参谋”作用,全力创新并促进区域生态文明建设。
图1.1:部分规划成果(封面、图件)
2.面向环境应急管理的视频GIS时空数据组织方法
随着全球气候变化和人类活动对自然改造能力的增强,环境突发事件发生频率和程度加剧并出现大时空尺度和多阶段演化等新特征,日益严峻的环境问题迫切需要有效的应急管理和科学决策支持。地理视频是地理时空表达的新载体,具有直观表达地理空间动态现象、准确传递时空关系的优势,是国家应急管理科技支撑体系的重要数据资源。针对现有视频数据库组织方法小尺度局部处理难以支持大时空尺度复杂环境突发事件表达和发现、难以支持目标数据快速检索和实时响应的问题,研究团队以环境应急响应为主要目标,研究面向环境应急管理的视频GIS时空数据库组织新方法,结合GIS技术在全局时空数据表达和关联的优势,突破视频GIS时空数据库模型、地理视频元数据检索机制和时空索引方法等关键技术。
图2.1多层次轨迹信息空间解析
图2.2面向多层次建筑结构+多级行政区划的室内外监控场景
图2.3 基于视频图像特征的语义理解流程
3.基于大数据的政府决策支持系统研发与应用
以全面振兴东北老工业基地为核心出发点,建立基于大数据的直接服务于政府管理的在线决策支持系统。通过众源环境大数据下的分层建模与可视化设计,以环境-生态-经济过程模拟、区域环境政策效用评估和可持续优化调控为主要模块,解析区域生态环境演化和人类活动的耦合机理、空间格局、发展过程及反馈路径,建立面向科学决策的泛结构化环境大数据高性能计算理论与知识挖掘方法,开发多尺度、多类型、大规模时空数据的关联模式、要素抽取及关联库构建技术,重点阐明生态文明建设的政策干预机制,建立人文作用、环境效应和生态约束下的基于人机交互的区域生态安全策略生成系统,为区域生态文明建设提供科学建议和建设性解决方案,服务政府决策支持。目前已申请国家专利2项,申请软件著作权12项。
图3.1 可持续发展决策支持系统截面图
图3.2某决策支持系统可视化截面图
图3.3水环境空间规划管理支持系统框架图
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工程材料与构件失效分析团队
失效分析中心以沈阳材料科学国家(联合)实验室为依托,是中国科学院金属研究所对外技术服务与咨询的重要窗口,宗旨...
团队信息
课题组名称:工程材料与构件失效分析团队
课题组网址:http://sxfx.imr.ac.cn:8080/
负责人:张哲锋
工作单位:中科院金属研究所
学科领域:材料的疲劳与断裂, 工程材料与构件的失效分析
课题组院地合作联络人员
姓 名:屈伸
办公电话:024-83978776
手 机:13386854081
E-mail:squ@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:
办公电话:
手 机:
E-mail:
团队介绍
失效分析中心以沈阳材料科学国家(联合)实验室为依托,是中国科学院金属研究所对外技术服务与咨询的重要窗口,宗旨是为国防装备的排故工作提供第三方认证,同时也为国内外大、中型企业与高新技术企业提供技术服务。
失效分析中心拥有经验丰富的失效分析专家5人,各个相关学科带头人组成的专家委员会12人,以及青年科技人员8人,形成了老、中、青三代结合的项目分析团队。
2001年至今15年间,失效分析中心共完成各类失效分析项目800余项,涉及各个行业领域。国防领域包括航天、航空、海军装备、陆军装备;民用领域包括电力、石化、冶金、交通、机械等各个行业;同时也为国内外各知名公司如壳牌、GE、索拉、西门子、阿尔斯通、通用、中石化、中海油、保险行业等提供失效分析技术支持。众多失效分析项目的完成,为各个行业解决了一大批技术疑难问题;还为涉外失效项目提供客观全面的失效分析,为国家和企业挽回经济损失。
典型转移转化项目案例
1.构件断裂的失效分析工作
位于印度尼西亚苏门答腊岛南部的巨港电厂,是中国在印度尼西亚投资并承包建设的,是印尼政府基础设施建设和吸引国外投资的成功典范,在当地影响巨大。该电厂的150MW 9E燃气机组于2004年9月并网发电,运行约91000小时后出现爆响声而紧急停机,造成了较大的经济损失。为了澄清事故原因及理赔责任,该电厂与保险公司方共同委托中国科学院金属研究所失效分析中心承担该项失效分析工作。
图1 压气机叶片损坏的现场图
拆解检查发现压气机的一片一级动叶发生断裂,失效分析中心人员经过细致的观察首先判定叶片断裂是疲劳断裂,疲劳源位于叶背侧榫头压力面的转角R处。疲劳源位置处于安装覆盖区,日常运行、维护以及检修无法及时发现。然后观察分析疲劳源,并对比送检的其他叶片,发现此处存在应力集中以及微动磨损,这两者叠加使该位置萌生裂纹形成疲劳源。同时指出了疲劳源的位置属于国外制造公司的设计缺陷。而此处在该公司的后续系列中已经得到改进,这更加有力地证明了我们的分析结论。
图2 印尼电厂和保险公司的感谢信
2.构件腐蚀的失效分析工作
某公司生产的一个60立方米LNG储罐,使用仅3个多月发生泄漏。公司遂委托中国科学院金属研究所失效分析中心对储罐进行分析,以查明泄漏原因。分析结果表明:储罐内有氯化物和硫化物腐蚀介质存在,在封头附近的高残余应力作用下,裂纹从内胆的内壁腐蚀坑起始,发生了应力腐蚀裂纹萌生与扩展的快速失效过程。
随着近几年LNG行业的发展,LNG的安全运营成为一个重要命题。储罐是储存低温天然气液体的非真空绝热容器,一旦发生泄露,会造成巨大的生命和财产损失。本次分析工作为事故处理及LNG罐体制造提供了科学依据;
图3 储罐内胆的裂纹
图4 裂纹尖端的微观形貌
3.构件磨损的失效分析案例
某高速列车开通后,维护人员发现短时间内制动轴盘和闸片出现异常磨损,存在极大的安全隐患,遂委托中国科学院金属研究所失效分析中心进行失效分析。
图5 磨损严重的刹车盘
经分析发现,这种异常磨损现象主要发生在雪后的第二天。此时天气异常寒冷,导致制动轴盘材料的力学性能下降,同时也导致闸片变脆、破碎,其中的硬质颗粒脱落在刹车副的摩擦面上形成磨粒磨损。这是造成此次故障的主要原因。此次分析工作为我国高速列车的排故及后续的维护维修工作提供了技术分析依据;有力的保障了高铁的安全运营。
图6 制动盘磨损的宏观形貌和微观形貌
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铸造高温合金创新团队
团队主要研究方向: 团队主要从事铸造高温合金研发及其产业化、单晶高温合金叶片的研制及缺陷控制技术、细晶及薄壁件铸造技术...
团队信息
课题组名称:铸造高温合金创新团队
课题组网址:
负责人:金涛
工作单位:中国科学院金属研究所
学科领域:材料科学与工程
课题组院地合作联络人员
姓 名:孟杰
办公电话:024-23971713
手 机:18842323031
E-mail:jmeng@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏
办公电话:024-23971157
手 机:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍
团队主要研究方向:
团队主要从事铸造高温合金研发及其产业化、单晶高温合金叶片的研制及缺陷控制技术、细晶及薄壁件铸造技术、高性能零部件激光3D打印再制造技术、单晶高温合金钎焊的钎料设计与工艺、稀贵金属高效循环回收等。
可转移转化的科技成果:
自主开发的M951合金具有优异的高温综合性能,已应用于发动机的高温部件—浮动壁瓦片,该合金也可应用于其它非转动的高温承力部件;
掌握了单晶高温合金叶片的铸造技术,已实现单晶叶片的小批量研发和生产;
通过磁场搅拌细晶技术及设备的研发,解决了整体轮的细晶铸造难题;
基于激光3D打印设备和技术,实现了耐磨性和抗氧化性良好的高温部件再制造;
单晶高温合金高性能钎焊用钎料,配合钎焊工艺,应用于单晶叶片堵盖的焊接;
基于湿法冶金法实现了高温合金中稀贵金属铼的回收。
典型转移转化项目案例
1. M951合金浮动壁瓦片的研制和生产
自主研发了M951合金,该合金可用于1100℃以下的高温承力部件。目前已应用于某发动机的浮动壁瓦片生产和制造。目前已供给母合金材料十余吨,制造的瓦片部件已完成地面试车。并在大型商用发动机的研制中提供了2台份瓦片进行部件和整机试验。
2.单晶叶片的制造技术
已建立整套的单晶高温合金叶片的铸造生产线,掌握了从型芯、型壳到定向凝固、热处理及后处理全套单晶叶片铸造技术,在单晶叶片凝固缺陷、尺寸控制等的研究基础上,已实现单晶叶片的小批量研发和生产。目前已提供各类叶片铸件千余件。
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金属基复合材料与搅拌摩擦焊创新团队
创新团队主要研究方向为金属基复合材料、搅拌摩擦焊接与加工。具体如下: 金属基复合材料:作为重要的结构与功能材料,在航空...
团队信息
课题组名称:金属基复合材料与搅拌摩擦焊创新团队
课题组网址:
负责人:马宗义
工作单位:金属研究所
学科领域:工程材料
课题组院地合作联络人员
姓 名:倪丁瑞
办公电话:024-83978630
手 机:13704042046
E-mail:drni@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏
办公电话:024-23971157
手 机:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍
创新团队主要研究方向为金属基复合材料、搅拌摩擦焊接与加工。具体如下:
金属基复合材料:作为重要的结构与功能材料,在航空航天、电子、交通、核电等领域具有广阔应用前景。在国内率先开展了粉末法制备非连续增强铝基、铜基、镁基、钛基及高性能金属陶瓷的研究工作。
实现吨级坯锭的批量化制备,制备出多种规格的锻件、棒材、型材、薄壁管材、板材。
开发出轻质低膨胀高热导的高体分SiC/Al材料,已在卫星支架、热管理器件等方面获得应用。
开发出核电用乏燃料贮存和运输用B4C/Al中子吸收材料,已轧制出4米长样件,正在进行使役性能考试。
搅拌摩擦焊接与加工:搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相连接技术,具有优质、高效、节能环保的特点,被誉为 “绿色焊接技术”,已在航空航天、轨道列车、造船等领域得到广泛应用。搅拌摩擦加工(FSP)是基于FSW发展起来的多功能材料加工与制备技术,在超细晶材料制备、材料合成、组织优化/缺陷修复等方面具有发展潜力。
搅拌摩擦焊接专用工具与设备研制。
铝、镁、铜、钛、钢以及铝-铜、铝-钢、铝-镁等同种或异种金属的高效可靠焊接。
铸件表层的缺陷修复与局部强韧化。
典型转移转化项目案例
1.轻质高强铝复合轮毂制造技术
非连续增强铝基复合材料和变形铝合金比铸造铝合金力学性能更优异,用于制造汽车轮毂对车辆减重、降耗、提高服役寿命有革命性的作用。采用搅拌摩擦焊接技术对复合材料轮辐和变形铝合金轮辋进行连接,可望显著提高轮毂力学性能,并实现明显的结构减重。目前,创新团队与诺德科技股份有限公司正在进行合作开发。
轮毂分体制造-搅拌摩擦焊接示意图
2.高性能搅拌摩擦焊专用焊机研制
与一重集团绍兴重型机床公司合作,针对铝基复合材料/高熔点合金的搅拌摩擦焊接对设备的苛刻要求,通过特殊设计的机架结构、主轴装配方式以提高设备刚度与精度,研制出高性能焊机;开发出耐磨焊接工具实现长距离焊接需求,建立高效可靠焊接技术与配套装备。
2014年上海机床展会上展出的设备与焊接件,其中筒形件由6块B4Cp/Al中子吸收材料板材经搅拌摩擦焊接而成,外形尺寸Φ960×1200mm,壁厚2mm。
3.铝-铜异种金属的搅拌摩擦焊接技术
实现铝-铜、铜包铝-铝的异种金属焊接。其中铝-铜过渡排的厚度可达40mm,可弯曲180度不开裂。拉抻时断在铝侧母材。这一研究成果在输变电及冶金行业有广泛应用前景。
搅拌摩擦焊制备的铝-铜过渡排
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先进炭材料研究团队
团队主要研究方向:纳米炭材料如碳纳米管和石墨烯的制备、性能及应用;纳米碳复合材料的制备与应用;纳米碳基电子器...
团队信息
课题组名称:先进炭材料研究团队
课题组网址: http://carbon.imr.ac.cn
负责人:成会明
工作单位:中国科学院金属研究所
学科领域:材料学
课题组院地合作联络人员
姓 名:刘畅
办公电话:024-83978280
手 机:18640219199
E-mail:cliu@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏
办公电话:024-23971157
手 机:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍
团队主要研究方向:纳米炭材料如碳纳米管和石墨烯的制备、性能及应用;纳米碳复合材料的制备与应用;纳米碳基电子器件;电化学储能材料与器件;太阳能转换材料与器件;高性能炭材料的应用探索。
可转移转化的科技成果:
1、高性能碳纳米管透明导电薄膜的批量、连续制备技术;高导电、导热单壁碳纳米管纤维的连续制备技术。
2、高质量石墨烯透明导电薄膜的低成本制备技术;功能可调的石墨烯粉体的低成本制备技术;高性能石墨烯导电墨水和导热垫技术。
3、动力及储能锂离子电池用高性能低成本纳米晶聚合球形正极材料磷酸铁锂材料的制备技术。
4、抗静电石墨烯/聚氯乙烯薄膜制备技术;耐大电流的碳纳米管/聚合物热敏电阻。
5、各向同性热解石墨、炭石墨复合材料及热解氮化硼的制备技术。
典型转移转化项目案例
1、千吨级纳米晶聚合球形正极材料磷酸铁锂产业化示范
针对新能源汽车及大型储能电站用锂离子电池正极材料需求,攻克了相关的技术难点,完成了实验室研究和中试,产品性能优势突出,成本较低,综合性价比处于行业一流水平。目前正与沈阳国科金能新材料有限公司合作,一期进行年产1000吨级高性能低成本纳米晶聚合磷酸铁锂材料全自动化生产线建设,预期2016年10月建设完成,有望实现当年建设、当年投产、当年实现销售收入的目标。
在建中的生产车间
2、高质量石墨烯粉体的规模化制备
常用的大量制备石墨烯的化学氧化剥离方法存在制备工艺复杂、环境污染严重以及材料导电性能差的问题。针对电化学储能和导电、导热功能复合材料等对高质量石墨烯粉体的需求,提出了高效制备高质量石墨烯的“插层-膨胀-剥离方法”。该方法无需氧化过程的参与,很好保留了石墨烯的本征结构和性能,并具有产率高、生产周期短、性能稳定、易于放大、生产环境友好等特点。在实验室研究基础上,2012年与企业合作完成了中试,建成了年产吨级高质量石墨烯的生产线,鉴定专家委员会认为技术水平国际领先;2014年技术入股成立德阳烯碳科技有限公司,2016年建成年产30吨高质量石墨烯生产线,为石墨烯在新能源、航空航天等领域的规模应用奠定了材料基础。
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先进钢铁结构材料创新团队
团队主要研究方向:能源输送、开采用钢铁材料的设计与制备;火电用耐热钢的设计与制备;核电用耐高温抗辐照耐腐蚀F/M钢的设...
团队信息
课题组名称:先进钢铁结构材料创新团队
课题组网址:http://asmt.imr.ac.cn:8080/
负责人:杨柯
工作单位:中国科学院金属研究所
学科领域:钢铁材料
课题组院地合作联络人员
姓 名:单以银
办公电话:024-23971517
手 机:13940270000
E-mail:yyshan@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏
办公电话:024-23971157
手 机:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍
团队主要研究方向:能源输送、开采用钢铁材料的设计与制备;火电用耐热钢的设计与制备;核电用耐高温抗辐照耐腐蚀F/M钢的设计与制备;航空航天用超高强度马氏体时效钢的设计与制备;高强度马氏体结构钢在民用纺织、射钉、刀具等方面的开发与应用。
超高强度马氏体时效钢在纺织钩针专用材料方面的设计制备及规模化生产;
系列WEDOX高强度焊接结构钢的冶炼、轧制、热处理等工艺设计,可为工业化生产提供该系列钢种的化学成分、组织和性能系统数据;
火电核电马氏体耐热钢组织演变与性能退化研究,剩余寿命的评估技术;
中国低活化马氏体钢(CAM钢)的制备技术;
耐高温抗辐照耐腐蚀低活化F/M钢的制备技术(SIMP钢);
CRH3/CRH5转向架钢弹簧材料的成分控制、组织控制及热处理工艺控制工程。
典型转移转化项目案例
1. 超高强度马氏体时效钢在纺织钩针专用材料方面的设计制备及规模化生产
纺织钩针是纺织经编机的关键部件之一,纺织钩针材料的力学性能和使用寿命是制约经编机生产效率和产品质量的关键因素。目前最好的纺织钩针产品由欧洲和日本所控制。课题组利用自主专利材料超高强度马氏体时效钢通过降低元素C的含量,提高耐腐蚀元素Cr、Ni等贵金属元素含量,并控制关键制备工艺,形成了新型耐腐蚀,高硬度、高强度的不锈钢,可作为新一代钩针产品的原材料,进而提高产品的附加值和技术含量,使我国的钩针行业具有更有广阔的市场前景。对钩针产品进行抽样拉伸性能测试,结果见表1. 从表1可知,钩针抗拉强度远高于进口钢的强度,且仍然保持优异的塑性。
表1 样品抽样拉伸测试结果
图1 马氏体时效钢制备的纺织钩针用钢板及成品
2. 中国低活化马氏体钢(CLAM钢)的制备技术及应用示范
实现了ITER核聚变堆第一壁用马氏体耐热钢(中国低活化钢-CLAM钢)的工业化制备,其吨级CLAM钢成分可稳定在Ni、Cu、Al等活化元素低于0.01%以下的较好水平;掌握了CLAM钢双真空纯净化的技术关键;获得了满足性能要求的CLAM钢的热处理工艺窗口。吨级CALM钢性能测试结果表明其与日本的F82H和欧洲的Eurofer 97相当且部分性能更优。这使我国在核聚变堆用低活化钢方面的研究真正达到了国际先进水平,可大大增强我国在国际热核聚变反应堆(ITER计划)研究中的竞争优势。
图2 吨级CLAM钢在TBM第一壁等关键部件中的应用
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镁合金腐蚀防护及表面处理
课题组主要从事金属表面处理及镁合金腐蚀防护研究。其中表面处理研究主要采用化学方法对金属材料进行防护,如电镀、...
团队信息
课题组名称:镁合金腐蚀防护及表面处理
课题组网址:http://crm-eac.imr.ac.cn/sdy-yanjiufangxiang.html
负责人:单大勇
工作单位:中国科学院金属研究所
学科领域:腐蚀科学与防护技术
课题组院地合作联络人员
姓 名:宋影伟
办公电话:024-23915897
手 机:15998348809
E-mail:ywsong@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏
办公电话:024-23971157
手 机:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍
课题组主要从事金属表面处理及镁合金腐蚀防护研究。其中表面处理研究主要采用化学方法对金属材料进行防护,如电镀、化学镀、化学氧化、阳极氧化等;镁合金腐蚀防护研究包括镁合金的微观腐蚀机制研究、耐蚀型镁合金的研发及镁合金表面化学转化膜、微弧氧化、化学镀及生物可降解涂层研究等;同时开展材料耐蚀性评价及腐蚀失效分析工作。课题组现有科研人员12人,其中具有正高级技术职称3人,中级技术职称2人,博士研究生2人,硕士研究生5人。研发团队由老中青人员组成,具有扎实的理论基础及丰富的实践经验,是国内较早开展镁合金腐蚀防护研究的团队,近年来承担了有关镁合金腐蚀防护方面的 “973”, “863”、国家重点研发计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金、国际合作等多项国家级课题,并与通用汽车、波音、空客等国际知名公司有交流合作。
团队主要研究方向:
镁合金的腐蚀防护研究
各种金属材料的表面处理技术
钛合金的腐蚀防护研究
材料的腐蚀失效评价
医用可降解涂层研究
可转移转化的科技成果:
镁合金无铬转化膜技术
镁合金自封孔微弧氧化技术
镁合金多功能化学镀镍技术
典型转移转化项目案例
1、低成本、耐蚀、环保的镁合金无铬转化膜技术
转化膜处理是最常用的镁合金表面防护技术。然而,现有的无铬转化膜耐蚀性还远达不到铬酸盐膜水平。研究发现,镁基体微观结构不均匀,导致转化膜的初始沉积不均,致使膜中存在大量微裂纹,这是无铬转化膜耐蚀性不佳的原因所在。据此,课题组开发了一种磷酸盐转化膜技术,通过预处理获得了比较均匀的镁基体表面,并通过控制膜的初始沉积过程,获得了致密且具有极佳钝化效果的无铬转化膜,该转化膜耐蚀性与铬酸盐转化膜相当,并与有机涂层结合力好。美国三大汽车公司在世界范围内挑选出了11种(包括国际著名公司Henkel、Chemetall、AHC、Atotech等)可用于镁质车体前端结构的防护底层,并将耐蚀性在美国第三方盲评,本课题组研发的无铬转化膜耐蚀性位居世界领先水平。该技术现已获得了美国发明专利和中国发明专利。早在2002年已在北京广灵精华科技有限公司建立了生产线,用于镁质日立电锯壳的表面处理。从2010年开始用于一汽铸造有限公司镁质发动机气门室罩盖的表面防护,并已在奥迪、迈腾、高尔夫、速腾、威志等车型装车使用。
转化膜耐蚀性美方盲评结果
美国专利
中国专利
在北京广灵精华科技有限公司建立的转化膜生产线
一汽转化膜处理车间一角及转化膜处理后的镁质汽车发动机罩盖
2、镁合金高耐蚀自封孔微弧氧化技术
传统镁合金微弧氧化膜主要成份为镁基体发生氧化生成的PB比小于1的MgO,且膜中存在大量微孔,使其无法确保耐蚀性要求较高的镁合金部件安全使用。根据微弧氧化膜的组成结构特点,若要提高其耐蚀性,需要增加膜中PB比大于1且化学性质稳定的氧化物比例,并降低膜层孔隙率。基于这一想法,本课题组使用新型含钛或锆的微弧氧化电解液,使镁基体和电解液组分共同参与成膜,一方面膜层主要由PB比大于1且化学性质更稳定的钛氧化物或锆氧化物组成,即可以提高膜层化学稳定性又可以降低孔隙率;另一方面利用膜层各组分凝固点不同的原理,凝固点低的成分后沉积,恰好将膜中的微孔原位封闭,获得了自封孔微弧氧化膜。在腐蚀过程中膜的内层和外层共同起到保护作用,随着膜层逐渐溶解,在薄弱点失效,不像传统氧化膜很容易在微孔处先失效。自封孔微弧氧化膜可以抵抗1000小时盐雾试验,单独使用即可以为镁基体提供足够保护,而传统微弧氧化膜盐雾测试200多小时就已经腐蚀很严重。该技术已经在多种航空航天用镁合金部件上批量应用。
传统微弧氧化膜微观形貌
自封孔微弧氧化膜微观形貌
中性盐雾试验结果对比
处理后的镁合金部件
3、镁合金多功能化学镀镍技术
化学镀镍是一种金属涂层,具有良好的传导性和电磁屏蔽性,这是化学转化膜和微弧氧化膜无法比拟的。由于镁与镍之间金属特性差异大,且镁合金属于“难镀”金属,导致镀层与镁基体的结合力很差,这是镁合金镀镍层面临的最大难题。研究发现,预处理膜在镁基体和析出相上的不均匀分布是导致后续化学镀镍层结合力差的关键因素,针对这一问题发展了新型镁合金化学镀镍工艺,预处理膜为均匀的多孔结构,微孔底部为活性点,镀层优先在该处形核长大,对镀层起到“钉扎”效应,解决了镁合金镀镍层结合力差的难题。针对航天用镁合金部件地面存放时的防护性,装配时低的搭接电阻及电磁屏蔽性,以及适应太空高低温、原子氧、强辐射等复杂环境的多功能需要进行测试,该技术完全满足这些要求,从2007年至今一直在航天领域十多个型号的航天器部件应用,包括嫦娥3、风云、北斗、天宫2等,总用量超过两千件,这些航天器的成功发射也证明了我们技术的可靠性。
钉扎效应示意图
化学镀后航天用镁合金部件
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储能技术研究团队
当今世界能源领域正处于战略和结构变革期,主要经济体竞争力受到能源供应能力的制约已初步显现。可再生能源正由辅...
团队信息
课题组名称:储能技术研究团队
课题组网址:http://pemfckt.dicp.ac.cn/
负责人:李先锋
工作单位:中国科学院大连化学物理研究所
学科领域:化学工程
课题组院地合作联络人员
姓 名:张洪章
办公电话:0411-84379580
手 机:
E-mail:zhanghz@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:陈维东
办公电话:0411-84379752
手 机:
E-mail:wdchen@dicp.ac.cn
团队介绍
当今世界能源领域正处于战略和结构变革期,主要经济体竞争力受到能源供应能力的制约已初步显现。可再生能源正由辅助能源转为主导能源,大规模利用可再生能源,实现能源多样化已成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。储能技术是支撑可再生能源利用、智能电网建设、电动汽车发展的核心技术。
团队主要研究方向:
1、技术名称:液流电池储能技术,包括:全钒液流电池、锌溴液流电池、锌镍液流电池、锌铁液流电池及有机液流电池技术。
主要用途:用于可再生能源并网、不间断供电、分布式储能、电网调峰调频。
解决问题:解决风能、太阳能等可再生能源发电不连续、不稳定特征,增强电网安全性、可控性,实现分布式发电和离网供电的构想,是国家能源战略和能源安全的重大需求。
2、技术名称:二氧化碳电化学还原技术
主要用途:二氧化碳捕集利用
解决问题:利用电能将CO2还原为甲酸、碳氢化合物、甲醇及合成等,实现CO2资源化利用。可以解决温室气体回收利用的问题。
3、技术名称:高性能动力电池技术,包括:锂硫电池、锂空气电池、锂离子电池、锂离子超级电容器、先进铅碳电池
主要用途:用于电动汽车、消费类电子、无人飞机
解决问题:解决电动车、无人飞机续驶里程短的问题;解决车辆低温电启动性能差的问题
可转移转化的科技成果:
1、成果名称:锌溴液流电池技术,用于大规模储能;
2、锌镍单液流电池技术,用于大规模储能;
3、锂硫电池技术,用于长续航无人飞机;
4、低温锂离子电池,用于寒冷地区电动车及启动电源;
5、锂离子超级电容器,用于轨道交通;
6、先进铅碳电池,用于车载启动电源。
典型转移转化项目案例
全钒液流电池技术产业化案例:
研究团队通过10多年的不懈努力和刻苦攻关,突破了全钒液流电池关键材料制造技术,掌握了电解质溶液、电极双极板、离子传导膜材料的工程化及批量化制造技术,实现了电池材料的全部国产化。实现产业化的关键技术突破及如下:
1、创新的开发出高性能钒电解质溶液产业化制备技术,形成了规模化生产能力,并向国外批量出口
钒电解质溶液是全钒液流电池的储能介质,是多价态钒离子的混合溶液,其溶解度和稳定性差异较大。而且,电解质溶液中微量副反应及离子互串的长期累积会造成容量衰减。研究团队通过10余年不懈努力,掌握了电解质溶液中钒离子价态调控方法,开发出高性能电解质溶液制备技术,实现了规模化生产,产能达到200兆瓦时/年(图1)。产品经欧洲、美国及日本有关用户的严格检测评价,给予了很高的评价。已大量出口日本、韩国、美国和欧洲。
图1、钒电解质溶液生产设备
2、高导电性、高韧性、低成本碳塑复合双极板材料的合成和连续生产技术
液流电池双极板通常为石墨板,石墨双极板具有优良的导电性和耐腐蚀性。但韧性差、价格昂贵,无法用于组装大功率液流电池电堆。研发团队创新性的提出了碳素复合双极板的概念,掌握了碳塑复合材料的组成、成功地开发出了具有高导电性、高机械性能、低成本的碳塑复合双极板的制备技术及连续制造设备,实现了工业化生产。产能达到30,000平米/年,应用于近20项全钒液流电池储能电站。
3、原创性的开发出高离子选择性、高离子传导性、高稳定性、低成本的全钒液流电池用非氟离子传导隔膜, 实现了连续化生产
目前,全钒液流电池使用的离子传导隔膜主要是美国杜邦公司生产的全氟磺酸离子交换膜,不仅价格昂贵(约600美元/m2),而且离子选择性较差,不能满足应用的需要。研究团队创新的开发出高选择性、高耐久性、低成本的非氟离子交换膜。通过了10000多次充放电循环的耐久性考核,满足使用要求。掌握了非氟离子交换膜的工程化制备工艺,建立了连续制造平台,生产的非氟离子交换膜电池性能优于全氟磺酸离子交换膜,价格约为其10%。正在实际应用。在开发出非氟离子交换膜的基础上,突破了传统的全钒液流电池离子交换膜必须含具有离子交换基团的“离子交换传递”机理的束缚,在国内外原创性的提出了膜材料中不含离子交换基团的“离子筛分传导”概念。发明了孔径可控的非氟多孔离子传导膜,从分子尺度上实现了对钒离子和氢离子的筛分,摆脱了对离子交换基团的依赖,提高了非氟膜的稳定性和耐久性。创制出高性能、高稳定性、低成本的非氟多孔离子传导膜,经10,000多次充放电循环考核,电池性能无明显衰减。从根本上解决了非氟离子交换膜稳定性差的难题。
图2、液流电池离子交换膜膜离子交换原理示意图
图3、液流电池多孔离子传导膜离子筛分原理示意图
图4、 非氟离子传导膜与Nafion膜电池性能比较
图5、开发的非氟离子交换膜制造设备
4、持续创新,提出模块化设计理念,开发出高性能全钒液流电池电堆、单元电池储能模块
电堆是全钒液流电池储能系统的核心部件。其性能和成本直接影响储能电池系统的性能和成本。研究团队2009年成功设计集成出国内最大的22kW级液流电池单体电堆。通过进一步优化创新,使电堆的额定工作电流密度由原来的80mA/cm2提高到120mA/cm2而性能不变。2013年成功的开发出具有国内外领先水平的32kW级液流电池单体电堆,大幅度降低了电堆的材料成本。实现了大功率电堆的规模化制造,产能达到30MW/年,产品已向美国和德国出口。上述22kW级液流电池电堆的研究成果通过了由国家能源局主持的国家级能源科技成果鉴定。
图6、液流电池电堆组装线及生产的22 kW电堆
5、设计集成出可独立运行的高性能全钒液流电池单元储能模块,实现了工业化生产,推进了产业化
MW以上级液流电池储能系统通常由上百个甚至数百个电堆构成,储能系统的集成和控制技术直接关系到运行的可靠性和稳定性。研究团队创新性地提出了模块化的设计理念,开发出可独立控制运行的176kW/350kWh、352kW/700kWh液流电池单元储能模块和系统集成技术、智能控管理技术及多系统耦合与控制技术。
176kW/350kWh全钒液流电池单元储能模块的性能经德国ZSW研究所检测评价后,给予了很高的评价。评价结论为“该电池性能达到了标称的设计参数,工艺水平和运行性能能够满足产品投放要求”
图 7、 176kW/350kWh全钒液流电池单元储能模块检测会议
上述352kW/700kWh单元储能模块是目前国内外最大的全钒液流电池单元储能模块。已成功应用于国电龙源卧牛石50MW风电厂用全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能电站。该352kW/700 kWh单元储能模块于2013年“通过了由国家能源局主持的国家级能源科技成果鉴定(图8)。
图8、352kW/700kWh液流电池单元储能模块成果鉴定会
针对市场的需求,研究团队与融科储能公司合作,成功研制出高集成度的125kW和250kW集装箱结构的全钒液流电池单元储能模块(图9)。实现了工厂化生产。产品的可靠性、稳定性好,在运输、现场安装、灵活设计和环境适用性等方面都具有显著优势。技术为国内首创,国际领先。正应用于构建2MW/4MWh全钒液流电池储能系统。
图9、125(左)、250kW(右)集装箱式全钒液流电池单元储能模块
6、突破兆瓦以上级储能系统设计集成技术,实现了全钒液流电池技术的商业化应用
2008年,全钒液流电池储能技术研究团队技术入股创立了大连融科储能技术发展有限(融科储能)公司。多年来,与融科储能公司紧密合作,突破液流电池关键材料、大功率电堆、液流电池储能系统的设计、集成、控制管理、多系统耦合技术,建立了产业化技术平台。实施了包括国电龙源卧牛石50兆瓦风电场的迄今为止全球最大规模的5MW/10MWh液流电池储能系统的近20项应用项目。进入商业化市场 (图10) 。
图10、5MW/10MWh 全钒液流电池系统(50兆瓦风电场,液流电池电堆区,电池管理及电力电子区,电解质溶液区)
2013年,又承建了用于辽宁省电力公司锦州黑山50MW风电场的3MW/6MWh全钒液流电池储能电站 (图11)。
图11、3MW/6MWh 全钒液流电池系统
正采用开发的高比功率电堆构建的250kW集装箱结构的单元储能模块,承建国电和风公司的2MW/4WMh全钒液流电池储能电站。2014年,成功中标由德国博世(BOSCH)公司为总承包商的欧洲首套兆瓦级商业储能项目。研究团队与融科储能公司紧密合作,使全钒液流电池材料及储能系统销售额由2011年的200万元,发展到2013年的1亿2千万元。已实现了液流电池的产业化,将产生巨大的经济效益和社会效益。
7、领军国内外液流电池技术的标准化,提高国际影响力和技术竞争力
全钒液流电池储能技术研究团队积极推进国内外液流电池技术的标准化。牵头组建了国家能源液流电池技术标准委员会,并成为主任委员单位。研究团队起草的2项行业标准已颁布实施,起草的4项国家标准中的2项已颁布实施。
研究团队学术带头人张华民研究员,入选国际电器工业技术标准委员会(IEC)TC105液流电池标准战略研究专家组(该战略专家组由中、美、德国三名专家组成),领军液流电池国际标准的起草制定。由研究团队起草的“液流电池通用技术标准” IEC国际标准建标立项建议书已获得IEC TC21和TC105成员国96 %的赞成票通过立项。
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