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研發(fā)團隊
Teams
大連化學(xué)物理研究所
金屬研究所
沈陽(yáng)應用生態(tài)研究所
沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
海洋研究所
青島生物能源與過(guò)程所
煙臺海岸帶研究所
中科院沈陽(yáng)計算公司
中科院沈陽(yáng)科儀公司
中科院系統其他單位
低碳能源技術(shù)中心
團隊主要研究方向: ●生物質(zhì)氣化合成液體燃料 ●生物質(zhì)催化熱解制備高品質(zhì)液體燃料 ●生物質(zhì)能源系統 ●碳排放調查 ●碳...
團隊信息
課題組名稱(chēng):低碳能源技術(shù)中心
課題組網(wǎng)址:http://tcc.qibebt.ac.cn:8081/
負責人:吳晉滬
工作單位:中國科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所
學(xué)科領(lǐng)域:潔凈煤技術(shù)、生物質(zhì)熱化學(xué)轉化
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:武景麗
辦公電話(huà):0532-80662764
手 機:15864251742
E-mail:wujl@qibebt.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:周劍偉
辦公電話(huà):0532-80662796
手 機:15064852986
E-mail:zhoujw@qibebt.ac.cn
團隊介紹
團隊主要研究方向:
●生物質(zhì)氣化合成液體燃料
●生物質(zhì)催化熱解制備高品質(zhì)液體燃料
●生物質(zhì)能源系統
●碳排放調查
●碳捕集儲存
可轉移轉化的科技成果:
1、生物質(zhì)合成氣經(jīng)二甲醚制高品質(zhì)油品
2、廢棄油脂電解合成航空生物煤油及聯(lián)產(chǎn)高值微晶蠟
典型轉移轉化項目案例
百?lài)嵓壣镔|(zhì)多聯(lián)產(chǎn)集中中試系統
1、項目簡(jiǎn)介
我國交通燃料短缺,打通生物質(zhì)轉化液體燃料、電力、肥料多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),有利于農林廢棄物的高值化利用,有效減少溫室氣體排放,發(fā)展農村經(jīng)濟,具有重要的現實(shí)意義。
本項目采用生物質(zhì)氣化合成技術(shù),研究利用生物質(zhì)生產(chǎn)二甲醚、汽柴油等液體燃料,并聯(lián)產(chǎn)電力及肥料。已建成150 t/a 二甲醚合成以及100 t/a汽柴油合成集成中試系統。
2、技術(shù)創(chuàng )新
●利用富氧氣化及自熱催化相結合的技術(shù)路線(xiàn),實(shí)現定向氣化及合成氣的組分調整;
●開(kāi)發(fā)CO和CO2共加氫一步法合成二甲醚的高效雙功能催化劑,降低生產(chǎn)成本;
●首次實(shí)現了生物質(zhì)氣化制二甲醚及制汽柴油工藝及裝置優(yōu)化,工藝簡(jiǎn)單高效;
●可靈活選擇出口油品,延長(cháng)二甲醚高附加值下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,抗拒市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)。
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酶工程技術(shù)研發(fā)團隊
團隊主要研究方向: 青島中科青石生物技術(shù)有限公司是高科技創(chuàng )新型企業(yè),主要致力于工業(yè)微生物菌株改造、生物催化劑系統集成解...
團隊信息
課題組名稱(chēng):酶工程技術(shù)研發(fā)團隊
課題組網(wǎng)址:http://ee.qibebt.ac.cn/ http://zk-flagstone.com/index.html
負責人:李盛英
工作單位:中國科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所
學(xué)科領(lǐng)域:酶工程
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:張偉
辦公電話(huà):0532-80662675
手 機:15288988224
E-mail:zhangwei@qibebt.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:周劍偉
辦公電話(huà):0532-80662796
手 機:15064852986
E-mail:zhoujw@qibebt.ac.cn
團隊介紹
團隊主要研究方向:
青島中科青石生物技術(shù)有限公司是高科技創(chuàng )新型企業(yè),主要致力于工業(yè)微生物菌株改造、生物催化劑系統集成解決方案、酶制劑與蛋白產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與訂制、天然小分子化合物標準品訂制;并提供高水平、高質(zhì)量的科技咨詢(xún)、技術(shù)轉讓與實(shí)驗分析服務(wù)。
公司現有客戶(hù)包括國內外知名的醫藥、農業(yè)和化工企業(yè)。通過(guò)利用高產(chǎn)工業(yè)菌株、現代合成生物學(xué)技術(shù)升級傳統生產(chǎn)工藝,提高企業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提升環(huán)保效益,以創(chuàng )新引領(lǐng)生物醫藥與生物制造產(chǎn)業(yè)升級。
典型轉移轉化項目案例
1.工業(yè)微生物菌株改造
具有自主知識產(chǎn)權的高產(chǎn)工業(yè)微生物菌株是生物發(fā)酵企業(yè)的核心競爭力,是產(chǎn)品走向國際市場(chǎng)賺取高額利潤的關(guān)鍵所在。中科青石通過(guò)定向誘變、高通量篩選、基因組測序、生物合成途徑重編程以及現代合成生物學(xué)技術(shù)為客戶(hù)提供精準快速、嚴格保密的菌株(包括細菌、放線(xiàn)菌、酵母及絲狀真菌)改造服務(wù)。公司現有客戶(hù)包括國內外知名的醫藥、農業(yè)和化工企業(yè)。
案例A:國內企業(yè)A生產(chǎn)某發(fā)酵產(chǎn)品的工業(yè)菌株長(cháng)年使用后生產(chǎn)效價(jià)顯著(zhù)降低、且菌株知識產(chǎn)權不明晰,同時(shí)外部面臨國內競爭者的嚴酷成本競爭與國外競爭者的專(zhuān)利糾紛,產(chǎn)品無(wú)法出口,公司經(jīng)營(yíng)舉步維艱。解決方案:委托中科青石針對該產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全新的、具有自主知識產(chǎn)權的超高產(chǎn)工業(yè)微生物菌株。
2.生物催化劑系統集成解決方案
生物催化劑具有催化效率高、化學(xué)選擇性好、環(huán)保等諸多化學(xué)催化劑無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前,許多藥物、醫藥中間體及化工產(chǎn)品的生產(chǎn)均需使用具有高選擇性、高魯棒性、高穩定性及低成本的生物催化或生物轉化系統。中科青能核心團隊在生物催化劑的開(kāi)發(fā)方面具備多年的成功經(jīng)驗,可為客戶(hù)提供專(zhuān)門(mén)的系統集成解決方案,全方位滿(mǎn)足客戶(hù)需求。
案例A:某結構復雜藥物合成的最后一步涉及具有高度位點(diǎn)與立體選擇性的羥化反應,化學(xué)催化劑無(wú)法滿(mǎn)足選擇性要求。解決方案:中科青石利用酶定向進(jìn)化與理性設計,為企業(yè)開(kāi)發(fā)出全新的、具有自主知識產(chǎn)權的P450單加氧酶A;并通過(guò)生化反應設計、酶固定化、還原伴侶蛋白優(yōu)化為客戶(hù)提供可以工業(yè)應用的系統集成解決方案。
案例B:某手性醫藥中間體的生產(chǎn)需使用脂肪酶B進(jìn)行手性拆分,但對映體超量ee%指標不甚理想,無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。解決方案:中科青石利用高通量篩選平臺為該反應篩選全新的脂肪酶,并通過(guò)進(jìn)一步酶工程改造獲得客戶(hù)滿(mǎn)意的脂肪酶新產(chǎn)品。
3.酶制劑與蛋白產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與訂制
酶制劑廣泛應用于食品、紡織、洗滌與飼料等行業(yè);抗體、蛋白藥、實(shí)驗用酶等產(chǎn)品也廣泛應用于生物診斷、生物醫藥企業(yè)及各大科研院所。中科青石依托自主研發(fā)的“蛋白多宿主表達平臺”,可同時(shí)為企業(yè)大客戶(hù)與實(shí)驗室小客戶(hù)提供多樣化的蛋白產(chǎn)品訂制服務(wù)。
案例A:某實(shí)驗室由于缺乏蛋白質(zhì)分離純化的相關(guān)人員和設備,無(wú)法獲取蛋白A進(jìn)行相關(guān)生化實(shí)驗。解決方案:中科青石提供小量蛋白表達純化訂制服務(wù),專(zhuān)業(yè)的生化學(xué)家將用最短的時(shí)間為制備10-500毫克的活性蛋白純品以滿(mǎn)足客戶(hù)需求。
案例B:某飼料企業(yè)需大量生產(chǎn)飼料酶制劑新品種B,但缺乏相關(guān)技術(shù)攻關(guān)力量。解決方案:中科青石利用畢赤酵母、枯草芽孢桿菌、米曲霉等高效蛋白生產(chǎn)的微生物細胞工廠(chǎng)為客戶(hù)開(kāi)發(fā)酶制劑A的發(fā)酵菌株及生產(chǎn)工藝,進(jìn)行小試與中試放大實(shí)驗,并協(xié)助企業(yè)完成大規模發(fā)酵工藝的設計與優(yōu)化。
案例C:某診斷試劑盒生產(chǎn)企業(yè)希望外包酶連抗體C的生產(chǎn)。解決方案:中科青石可承接此類(lèi)外包生產(chǎn)委托。
4.天然小分子化合物標準品訂制
抗生素生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)控部門(mén)以及從事天然產(chǎn)物研究的實(shí)驗室經(jīng)常需要天然小分子化合物來(lái)進(jìn)行定性和定量的測定,然而一些相對“小眾”的天然產(chǎn)物無(wú)法通過(guò)市場(chǎng)購買(mǎi)。中科青石擁有自己的菌種保藏庫,能夠為客戶(hù)提供一定種類(lèi)的天然小分子化合物(見(jiàn)下,純度90-99%)。此外,如果客戶(hù)能夠提供菌株,中科青石可提供小量(0.01-10克)分離純化服務(wù)。
案例A:某實(shí)驗室需要少量天然小分子化合物A進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗,但該化合物無(wú)法從市場(chǎng)購買(mǎi)。解決方案:中科青石通過(guò)渠道獲得化合物A的發(fā)酵菌株,進(jìn)行小規模發(fā)酵及化合物A的分離純化,1個(gè)月后為客戶(hù)提供20毫克該化合物的純品(純度99%)及樣品檢測報告(MS及NMR檢測數據)。
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循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)與政府決策支持創(chuàng )新團隊
“循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)與決策支持創(chuàng )新團隊”是中國科學(xué)院引進(jìn)海外杰出人才計劃創(chuàng )新研究團隊,是中科院污染生態(tài)與環(huán)境工程重...
團隊信息
課題組名稱(chēng):循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)與政府決策支持創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:http://rcies.iae.ac.cn
負責人:薛冰
工作單位:沈陽(yáng)應用生態(tài)研究所
學(xué)科領(lǐng)域:產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)與循環(huán)經(jīng)濟
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:姜璐
辦公電話(huà):024-83970372
手 機:18520563175
E-mail:jianglu@iae.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:景紅雙
辦公電話(huà):024-83970317
手 機:13840039267
E-mail:jinghsh@iae.ac.cn
團隊介紹
“循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)與決策支持創(chuàng )新團隊”是中國科學(xué)院引進(jìn)海外杰出人才計劃創(chuàng )新研究團隊,是中科院污染生態(tài)與環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗室的重要組成單元,主要由從事產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)、空間信息計算、環(huán)境建模等杰出中青年科研人員組成,近5年來(lái)已完成決策咨詢(xún)報告30余份,發(fā)表高水平學(xué)術(shù)文章200余篇,申報專(zhuān)利及軟件著(zhù)作權等10余項。研究團隊的主要研究任務(wù)是系統解析區域人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)系統演化的耦合關(guān)系, 開(kāi)展基于環(huán)境計算的可持續管理決策支持服務(wù)平臺及技術(shù)研發(fā)工作,創(chuàng )新政策協(xié)同體系,推動(dòng)可持續發(fā)展理論、方法、政策及其工具化應用,服務(wù)區域社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展。
主要研究方向包括:
●區域可持續發(fā)展決策咨詢(xún)與規劃
●決策支持系統與管理工具開(kāi)發(fā)
●全空間運行信息與智能挖掘技術(shù)
典型轉移轉化項目案例
1.區域可持續發(fā)展決策咨詢(xún)與規劃
研究團隊致力于為區域可持續發(fā)展與生態(tài)文明建設提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù),包括總體規劃編制、長(cháng)期服務(wù)支持以及區域科技項目聯(lián)合申報服務(wù)等。自2009年以來(lái),研究團隊先后成功承擔覆蓋遼寧省、江蘇省、甘肅省、陜西省等在內的國家可持續發(fā)展實(shí)驗區規劃、國家生態(tài)文明先行示范區規劃、國家農業(yè)科技園區總體規劃、國家產(chǎn)城融合示范區規劃、國家循環(huán)經(jīng)濟示范園區總體規劃、區域節能減排規劃等區域可持續發(fā)展決策咨詢(xún)與規劃項目30余項,獲得相關(guān)科技獎勵10余項,通過(guò)與地方政府合作,研究團隊多尺度解析地區生態(tài)環(huán)境健康與社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程的交互作用關(guān)系,探索建立符合地區發(fā)展特色的可持續發(fā)展體系,形成先進(jìn)的政策干預措施,為地方可持續發(fā)展提供系統解決方案,有力發(fā)揮了“決策參謀”作用,全力創(chuàng )新并促進(jìn)區域生態(tài)文明建設。
圖1.1:部分規劃成果(封面、圖件)
2.面向環(huán)境應急管理的視頻GIS時(shí)空數據組織方法
隨著(zhù)全球氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對自然改造能力的增強,環(huán)境突發(fā)事件發(fā)生頻率和程度加劇并出現大時(shí)空尺度和多階段演化等新特征,日益嚴峻的環(huán)境問(wèn)題迫切需要有效的應急管理和科學(xué)決策支持。地理視頻是地理時(shí)空表達的新載體,具有直觀(guān)表達地理空間動(dòng)態(tài)現象、準確傳遞時(shí)空關(guān)系的優(yōu)勢,是國家應急管理科技支撐體系的重要數據資源。針對現有視頻數據庫組織方法小尺度局部處理難以支持大時(shí)空尺度復雜環(huán)境突發(fā)事件表達和發(fā)現、難以支持目標數據快速檢索和實(shí)時(shí)響應的問(wèn)題,研究團隊以環(huán)境應急響應為主要目標,研究面向環(huán)境應急管理的視頻GIS時(shí)空數據庫組織新方法,結合GIS技術(shù)在全局時(shí)空數據表達和關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢,突破視頻GIS時(shí)空數據庫模型、地理視頻元數據檢索機制和時(shí)空索引方法等關(guān)鍵技術(shù)。
圖2.1多層次軌跡信息空間解析
圖2.2面向多層次建筑結構+多級行政區劃的室內外監控場(chǎng)景
圖2.3 基于視頻圖像特征的語(yǔ)義理解流程
3.基于大數據的政府決策支持系統研發(fā)與應用
以全面振興東北老工業(yè)基地為核心出發(fā)點(diǎn),建立基于大數據的直接服務(wù)于政府管理的在線(xiàn)決策支持系統。通過(guò)眾源環(huán)境大數據下的分層建模與可視化設計,以環(huán)境-生態(tài)-經(jīng)濟過(guò)程模擬、區域環(huán)境政策效用評估和可持續優(yōu)化調控為主要模塊,解析區域生態(tài)環(huán)境演化和人類(lèi)活動(dòng)的耦合機理、空間格局、發(fā)展過(guò)程及反饋路徑,建立面向科學(xué)決策的泛結構化環(huán)境大數據高性能計算理論與知識挖掘方法,開(kāi)發(fā)多尺度、多類(lèi)型、大規模時(shí)空數據的關(guān)聯(lián)模式、要素抽取及關(guān)聯(lián)庫構建技術(shù),重點(diǎn)闡明生態(tài)文明建設的政策干預機制,建立人文作用、環(huán)境效應和生態(tài)約束下的基于人機交互的區域生態(tài)安全策略生成系統,為區域生態(tài)文明建設提供科學(xué)建議和建設性解決方案,服務(wù)政府決策支持。目前已申請國家專(zhuān)利2項,申請軟件著(zhù)作權12項。
圖3.1 可持續發(fā)展決策支持系統截面圖
圖3.2某決策支持系統可視化截面圖
圖3.3水環(huán)境空間規劃管理支持系統框架圖
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工程材料與構件失效分析團隊
失效分析中心以沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室為依托,是中國科學(xué)院金屬研究所對外技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)的重要窗口,宗旨...
團隊信息
課題組名稱(chēng):工程材料與構件失效分析團隊
課題組網(wǎng)址:http://sxfx.imr.ac.cn:8080/
負責人:張哲鋒
工作單位:中科院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料的疲勞與斷裂, 工程材料與構件的失效分析
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:屈伸
辦公電話(huà):024-83978776
手 機:13386854081
E-mail:squ@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:
辦公電話(huà):
手 機:
E-mail:
團隊介紹
失效分析中心以沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室為依托,是中國科學(xué)院金屬研究所對外技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)的重要窗口,宗旨是為國防裝備的排故工作提供第三方認證,同時(shí)也為國內外大、中型企業(yè)與高新技術(shù)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。
失效分析中心擁有經(jīng)驗豐富的失效分析專(zhuān)家5人,各個(gè)相關(guān)學(xué)科帶頭人組成的專(zhuān)家委員會(huì )12人,以及青年科技人員8人,形成了老、中、青三代結合的項目分析團隊。
2001年至今15年間,失效分析中心共完成各類(lèi)失效分析項目800余項,涉及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。國防領(lǐng)域包括航天、航空、海軍裝備、陸軍裝備;民用領(lǐng)域包括電力、石化、冶金、交通、機械等各個(gè)行業(yè);同時(shí)也為國內外各知名公司如殼牌、GE、索拉、西門(mén)子、阿爾斯通、通用、中石化、中海油、保險行業(yè)等提供失效分析技術(shù)支持。眾多失效分析項目的完成,為各個(gè)行業(yè)解決了一大批技術(shù)疑難問(wèn)題;還為涉外失效項目提供客觀(guān)全面的失效分析,為國家和企業(yè)挽回經(jīng)濟損失。
典型轉移轉化項目案例
1.構件斷裂的失效分析工作
位于印度尼西亞蘇門(mén)答臘島南部的巨港電廠(chǎng),是中國在印度尼西亞投資并承包建設的,是印尼政府基礎設施建設和吸引國外投資的成功典范,在當地影響巨大。該電廠(chǎng)的150MW 9E燃氣機組于2004年9月并網(wǎng)發(fā)電,運行約91000小時(shí)后出現爆響聲而緊急停機,造成了較大的經(jīng)濟損失。為了澄清事故原因及理賠責任,該電廠(chǎng)與保險公司方共同委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心承擔該項失效分析工作。
圖1 壓氣機葉片損壞的現場(chǎng)圖
拆解檢查發(fā)現壓氣機的一片一級動(dòng)葉發(fā)生斷裂,失效分析中心人員經(jīng)過(guò)細致的觀(guān)察首先判定葉片斷裂是疲勞斷裂,疲勞源位于葉背側榫頭壓力面的轉角R處。疲勞源位置處于安裝覆蓋區,日常運行、維護以及檢修無(wú)法及時(shí)發(fā)現。然后觀(guān)察分析疲勞源,并對比送檢的其他葉片,發(fā)現此處存在應力集中以及微動(dòng)磨損,這兩者疊加使該位置萌生裂紋形成疲勞源。同時(shí)指出了疲勞源的位置屬于國外制造公司的設計缺陷。而此處在該公司的后續系列中已經(jīng)得到改進(jìn),這更加有力地證明了我們的分析結論。
圖2 印尼電廠(chǎng)和保險公司的感謝信
2.構件腐蝕的失效分析工作
某公司生產(chǎn)的一個(gè)60立方米LNG儲罐,使用僅3個(gè)多月發(fā)生泄漏。公司遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心對儲罐進(jìn)行分析,以查明泄漏原因。分析結果表明:儲罐內有氯化物和硫化物腐蝕介質(zhì)存在,在封頭附近的高殘余應力作用下,裂紋從內膽的內壁腐蝕坑起始,發(fā)生了應力腐蝕裂紋萌生與擴展的快速失效過(guò)程。
隨著(zhù)近幾年LNG行業(yè)的發(fā)展,LNG的安全運營(yíng)成為一個(gè)重要命題。儲罐是儲存低溫天然氣液體的非真空絕熱容器,一旦發(fā)生泄露,會(huì )造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。本次分析工作為事故處理及LNG罐體制造提供了科學(xué)依據;
圖3 儲罐內膽的裂紋
圖4 裂紋尖端的微觀(guān)形貌
3.構件磨損的失效分析案例
某高速列車(chē)開(kāi)通后,維護人員發(fā)現短時(shí)間內制動(dòng)軸盤(pán)和閘片出現異常磨損,存在極大的安全隱患,遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心進(jìn)行失效分析。
圖5 磨損嚴重的剎車(chē)盤(pán)
經(jīng)分析發(fā)現,這種異常磨損現象主要發(fā)生在雪后的第二天。此時(shí)天氣異常寒冷,導致制動(dòng)軸盤(pán)材料的力學(xué)性能下降,同時(shí)也導致閘片變脆、破碎,其中的硬質(zhì)顆粒脫落在剎車(chē)副的摩擦面上形成磨粒磨損。這是造成此次故障的主要原因。此次分析工作為我國高速列車(chē)的排故及后續的維護維修工作提供了技術(shù)分析依據;有力的保障了高鐵的安全運營(yíng)。
圖6 制動(dòng)盤(pán)磨損的宏觀(guān)形貌和微觀(guān)形貌
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鑄造高溫合金創(chuàng )新團隊
團隊主要研究方向: 團隊主要從事鑄造高溫合金研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化、單晶高溫合金葉片的研制及缺陷控制技術(shù)、細晶及薄壁件鑄造技術(shù)...
團隊信息
課題組名稱(chēng):鑄造高溫合金創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:
負責人:金濤
工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料科學(xué)與工程
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:孟杰
辦公電話(huà):024-23971713
手 機:18842323031
E-mail:jmeng@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹
團隊主要研究方向:
團隊主要從事鑄造高溫合金研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化、單晶高溫合金葉片的研制及缺陷控制技術(shù)、細晶及薄壁件鑄造技術(shù)、高性能零部件激光3D打印再制造技術(shù)、單晶高溫合金釬焊的釬料設計與工藝、稀貴金屬高效循環(huán)回收等。
可轉移轉化的科技成果:
自主開(kāi)發(fā)的M951合金具有優(yōu)異的高溫綜合性能,已應用于發(fā)動(dòng)機的高溫部件—浮動(dòng)壁瓦片,該合金也可應用于其它非轉動(dòng)的高溫承力部件;
掌握了單晶高溫合金葉片的鑄造技術(shù),已實(shí)現單晶葉片的小批量研發(fā)和生產(chǎn);
通過(guò)磁場(chǎng)攪拌細晶技術(shù)及設備的研發(fā),解決了整體輪的細晶鑄造難題;
基于激光3D打印設備和技術(shù),實(shí)現了耐磨性和抗氧化性良好的高溫部件再制造;
單晶高溫合金高性能釬焊用釬料,配合釬焊工藝,應用于單晶葉片堵蓋的焊接;
基于濕法冶金法實(shí)現了高溫合金中稀貴金屬錸的回收。
典型轉移轉化項目案例
1. M951合金浮動(dòng)壁瓦片的研制和生產(chǎn)
自主研發(fā)了M951合金,該合金可用于1100℃以下的高溫承力部件。目前已應用于某發(fā)動(dòng)機的浮動(dòng)壁瓦片生產(chǎn)和制造。目前已供給母合金材料十余噸,制造的瓦片部件已完成地面試車(chē)。并在大型商用發(fā)動(dòng)機的研制中提供了2臺份瓦片進(jìn)行部件和整機試驗。
2.單晶葉片的制造技術(shù)
已建立整套的單晶高溫合金葉片的鑄造生產(chǎn)線(xiàn),掌握了從型芯、型殼到定向凝固、熱處理及后處理全套單晶葉片鑄造技術(shù),在單晶葉片凝固缺陷、尺寸控制等的研究基礎上,已實(shí)現單晶葉片的小批量研發(fā)和生產(chǎn)。目前已提供各類(lèi)葉片鑄件千余件。
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金屬基復合材料與攪拌摩擦焊創(chuàng )新團隊
創(chuàng )新團隊主要研究方向為金屬基復合材料、攪拌摩擦焊接與加工。具體如下: 金屬基復合材料:作為重要的結構與功能材料,在航空...
團隊信息
課題組名稱(chēng):金屬基復合材料與攪拌摩擦焊創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:
負責人:馬宗義
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:工程材料
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:倪丁瑞
辦公電話(huà):024-83978630
手 機:13704042046
E-mail:drni@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹
創(chuàng )新團隊主要研究方向為金屬基復合材料、攪拌摩擦焊接與加工。具體如下:
金屬基復合材料:作為重要的結構與功能材料,在航空航天、電子、交通、核電等領(lǐng)域具有廣闊應用前景。在國內率先開(kāi)展了粉末法制備非連續增強鋁基、銅基、鎂基、鈦基及高性能金屬陶瓷的研究工作。
實(shí)現噸級坯錠的批量化制備,制備出多種規格的鍛件、棒材、型材、薄壁管材、板材。
開(kāi)發(fā)出輕質(zhì)低膨脹高熱導的高體分SiC/Al材料,已在衛星支架、熱管理器件等方面獲得應用。
開(kāi)發(fā)出核電用乏燃料貯存和運輸用B4C/Al中子吸收材料,已軋制出4米長(cháng)樣件,正在進(jìn)行使役性能考試。
攪拌摩擦焊接與加工:攪拌摩擦焊(FSW)是一種新型固相連接技術(shù),具有優(yōu)質(zhì)、高效、節能環(huán)保的特點(diǎn),被譽(yù)為 “綠色焊接技術(shù)”,已在航空航天、軌道列車(chē)、造船等領(lǐng)域得到廣泛應用。攪拌摩擦加工(FSP)是基于FSW發(fā)展起來(lái)的多功能材料加工與制備技術(shù),在超細晶材料制備、材料合成、組織優(yōu)化/缺陷修復等方面具有發(fā)展潛力。
攪拌摩擦焊接專(zhuān)用工具與設備研制。
鋁、鎂、銅、鈦、鋼以及鋁-銅、鋁-鋼、鋁-鎂等同種或異種金屬的高效可靠焊接。
鑄件表層的缺陷修復與局部強韌化。
典型轉移轉化項目案例
1.輕質(zhì)高強鋁復合輪轂制造技術(shù)
非連續增強鋁基復合材料和變形鋁合金比鑄造鋁合金力學(xué)性能更優(yōu)異,用于制造汽車(chē)輪轂對車(chē)輛減重、降耗、提高服役壽命有革命性的作用。采用攪拌摩擦焊接技術(shù)對復合材料輪輻和變形鋁合金輪輞進(jìn)行連接,可望顯著(zhù)提高輪轂力學(xué)性能,并實(shí)現明顯的結構減重。目前,創(chuàng )新團隊與諾德科技股份有限公司正在進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。
輪轂分體制造-攪拌摩擦焊接示意圖
2.高性能攪拌摩擦焊專(zhuān)用焊機研制
與一重集團紹興重型機床公司合作,針對鋁基復合材料/高熔點(diǎn)合金的攪拌摩擦焊接對設備的苛刻要求,通過(guò)特殊設計的機架結構、主軸裝配方式以提高設備剛度與精度,研制出高性能焊機;開(kāi)發(fā)出耐磨焊接工具實(shí)現長(cháng)距離焊接需求,建立高效可靠焊接技術(shù)與配套裝備。
2014年上海機床展會(huì )上展出的設備與焊接件,其中筒形件由6塊B4Cp/Al中子吸收材料板材經(jīng)攪拌摩擦焊接而成,外形尺寸Φ960×1200mm,壁厚2mm。
3.鋁-銅異種金屬的攪拌摩擦焊接技術(shù)
實(shí)現鋁-銅、銅包鋁-鋁的異種金屬焊接。其中鋁-銅過(guò)渡排的厚度可達40mm,可彎曲180度不開(kāi)裂。拉抻時(shí)斷在鋁側母材。這一研究成果在輸變電及冶金行業(yè)有廣泛應用前景。
攪拌摩擦焊制備的鋁-銅過(guò)渡排
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先進(jìn)炭材料研究團隊
團隊主要研究方向:納米炭材料如碳納米管和石墨烯的制備、性能及應用;納米碳復合材料的制備與應用;納米碳基電子器...
團隊信息
課題組名稱(chēng):先進(jìn)炭材料研究團隊
課題組網(wǎng)址: http://carbon.imr.ac.cn
負責人:成會(huì )明
工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料學(xué)
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:劉暢
辦公電話(huà):024-83978280
手 機:18640219199
E-mail:cliu@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹
團隊主要研究方向:納米炭材料如碳納米管和石墨烯的制備、性能及應用;納米碳復合材料的制備與應用;納米碳基電子器件;電化學(xué)儲能材料與器件;太陽(yáng)能轉換材料與器件;高性能炭材料的應用探索。
可轉移轉化的科技成果:
1、高性能碳納米管透明導電薄膜的批量、連續制備技術(shù);高導電、導熱單壁碳納米管纖維的連續制備技術(shù)。
2、高質(zhì)量石墨烯透明導電薄膜的低成本制備技術(shù);功能可調的石墨烯粉體的低成本制備技術(shù);高性能石墨烯導電墨水和導熱墊技術(shù)。
3、動(dòng)力及儲能鋰離子電池用高性能低成本納米晶聚合球形正極材料磷酸鐵鋰材料的制備技術(shù)。
4、抗靜電石墨烯/聚氯乙烯薄膜制備技術(shù);耐大電流的碳納米管/聚合物熱敏電阻。
5、各向同性熱解石墨、炭石墨復合材料及熱解氮化硼的制備技術(shù)。
典型轉移轉化項目案例
1、千噸級納米晶聚合球形正極材料磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化示范
針對新能源汽車(chē)及大型儲能電站用鋰離子電池正極材料需求,攻克了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),完成了實(shí)驗室研究和中試,產(chǎn)品性能優(yōu)勢突出,成本較低,綜合性?xún)r(jià)比處于行業(yè)一流水平。目前正與沈陽(yáng)國科金能新材料有限公司合作,一期進(jìn)行年產(chǎn)1000噸級高性能低成本納米晶聚合磷酸鐵鋰材料全自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)建設,預期2016年10月建設完成,有望實(shí)現當年建設、當年投產(chǎn)、當年實(shí)現銷(xiāo)售收入的目標。
在建中的生產(chǎn)車(chē)間
2、高質(zhì)量石墨烯粉體的規?;苽?br/> 常用的大量制備石墨烯的化學(xué)氧化剝離方法存在制備工藝復雜、環(huán)境污染嚴重以及材料導電性能差的問(wèn)題。針對電化學(xué)儲能和導電、導熱功能復合材料等對高質(zhì)量石墨烯粉體的需求,提出了高效制備高質(zhì)量石墨烯的“插層-膨脹-剝離方法”。該方法無(wú)需氧化過(guò)程的參與,很好保留了石墨烯的本征結構和性能,并具有產(chǎn)率高、生產(chǎn)周期短、性能穩定、易于放大、生產(chǎn)環(huán)境友好等特點(diǎn)。在實(shí)驗室研究基礎上,2012年與企業(yè)合作完成了中試,建成了年產(chǎn)噸級高質(zhì)量石墨烯的生產(chǎn)線(xiàn),鑒定專(zhuān)家委員會(huì )認為技術(shù)水平國際領(lǐng)先;2014年技術(shù)入股成立德陽(yáng)烯碳科技有限公司,2016年建成年產(chǎn)30噸高質(zhì)量石墨烯生產(chǎn)線(xiàn),為石墨烯在新能源、航空航天等領(lǐng)域的規模應用奠定了材料基礎。
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先進(jìn)鋼鐵結構材料創(chuàng )新團隊
團隊主要研究方向:能源輸送、開(kāi)采用鋼鐵材料的設計與制備;火電用耐熱鋼的設計與制備;核電用耐高溫抗輻照耐腐蝕F/M鋼的設...
團隊信息
課題組名稱(chēng):先進(jìn)鋼鐵結構材料創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:http://asmt.imr.ac.cn:8080/
負責人:楊柯
工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:鋼鐵材料
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:?jiǎn)我糟y
辦公電話(huà):024-23971517
手 機:13940270000
E-mail:yyshan@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹
團隊主要研究方向:能源輸送、開(kāi)采用鋼鐵材料的設計與制備;火電用耐熱鋼的設計與制備;核電用耐高溫抗輻照耐腐蝕F/M鋼的設計與制備;航空航天用超高強度馬氏體時(shí)效鋼的設計與制備;高強度馬氏體結構鋼在民用紡織、射釘、刀具等方面的開(kāi)發(fā)與應用。
超高強度馬氏體時(shí)效鋼在紡織鉤針專(zhuān)用材料方面的設計制備及規?;a(chǎn);
系列WEDOX高強度焊接結構鋼的冶煉、軋制、熱處理等工藝設計,可為工業(yè)化生產(chǎn)提供該系列鋼種的化學(xué)成分、組織和性能系統數據;
火電核電馬氏體耐熱鋼組織演變與性能退化研究,剩余壽命的評估技術(shù);
中國低活化馬氏體鋼(CAM鋼)的制備技術(shù);
耐高溫抗輻照耐腐蝕低活化F/M鋼的制備技術(shù)(SIMP鋼);
CRH3/CRH5轉向架鋼彈簧材料的成分控制、組織控制及熱處理工藝控制工程。
典型轉移轉化項目案例
1. 超高強度馬氏體時(shí)效鋼在紡織鉤針專(zhuān)用材料方面的設計制備及規?;a(chǎn)
紡織鉤針是紡織經(jīng)編機的關(guān)鍵部件之一,紡織鉤針材料的力學(xué)性能和使用壽命是制約經(jīng)編機生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。目前最好的紡織鉤針產(chǎn)品由歐洲和日本所控制。課題組利用自主專(zhuān)利材料超高強度馬氏體時(shí)效鋼通過(guò)降低元素C的含量,提高耐腐蝕元素Cr、Ni等貴金屬元素含量,并控制關(guān)鍵制備工藝,形成了新型耐腐蝕,高硬度、高強度的不銹鋼,可作為新一代鉤針產(chǎn)品的原材料,進(jìn)而提高產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量,使我國的鉤針行業(yè)具有更有廣闊的市場(chǎng)前景。對鉤針產(chǎn)品進(jìn)行抽樣拉伸性能測試,結果見(jiàn)表1. 從表1可知,鉤針抗拉強度遠高于進(jìn)口鋼的強度,且仍然保持優(yōu)異的塑性。
表1 樣品抽樣拉伸測試結果
圖1 馬氏體時(shí)效鋼制備的紡織鉤針用鋼板及成品
2. 中國低活化馬氏體鋼(CLAM鋼)的制備技術(shù)及應用示范
實(shí)現了ITER核聚變堆第一壁用馬氏體耐熱鋼(中國低活化鋼-CLAM鋼)的工業(yè)化制備,其噸級CLAM鋼成分可穩定在Ni、Cu、Al等活化元素低于0.01%以下的較好水平;掌握了CLAM鋼雙真空純凈化的技術(shù)關(guān)鍵;獲得了滿(mǎn)足性能要求的CLAM鋼的熱處理工藝窗口。噸級CALM鋼性能測試結果表明其與日本的F82H和歐洲的Eurofer 97相當且部分性能更優(yōu)。這使我國在核聚變堆用低活化鋼方面的研究真正達到了國際先進(jìn)水平,可大大增強我國在國際熱核聚變反應堆(ITER計劃)研究中的競爭優(yōu)勢。
圖2 噸級CLAM鋼在TBM第一壁等關(guān)鍵部件中的應用
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鎂合金腐蝕防護及表面處理
課題組主要從事金屬表面處理及鎂合金腐蝕防護研究。其中表面處理研究主要采用化學(xué)方法對金屬材料進(jìn)行防護,如電鍍、...
團隊信息
課題組名稱(chēng):鎂合金腐蝕防護及表面處理
課題組網(wǎng)址:http://crm-eac.imr.ac.cn/sdy-yanjiufangxiang.html
負責人:?jiǎn)未笥?br/> 工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:宋影偉
辦公電話(huà):024-23915897
手 機:15998348809
E-mail:ywsong@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
團隊介紹
課題組主要從事金屬表面處理及鎂合金腐蝕防護研究。其中表面處理研究主要采用化學(xué)方法對金屬材料進(jìn)行防護,如電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)氧化、陽(yáng)極氧化等;鎂合金腐蝕防護研究包括鎂合金的微觀(guān)腐蝕機制研究、耐蝕型鎂合金的研發(fā)及鎂合金表面化學(xué)轉化膜、微弧氧化、化學(xué)鍍及生物可降解涂層研究等;同時(shí)開(kāi)展材料耐蝕性評價(jià)及腐蝕失效分析工作。課題組現有科研人員12人,其中具有正高級技術(shù)職稱(chēng)3人,中級技術(shù)職稱(chēng)2人,博士研究生2人,碩士研究生5人。研發(fā)團隊由老中青人員組成,具有扎實(shí)的理論基礎及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗,是國內較早開(kāi)展鎂合金腐蝕防護研究的團隊,近年來(lái)承擔了有關(guān)鎂合金腐蝕防護方面的 “973”, “863”、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金、國際合作等多項國家級課題,并與通用汽車(chē)、波音、空客等國際知名公司有交流合作。
團隊主要研究方向:
鎂合金的腐蝕防護研究
各種金屬材料的表面處理技術(shù)
鈦合金的腐蝕防護研究
材料的腐蝕失效評價(jià)
醫用可降解涂層研究
可轉移轉化的科技成果:
鎂合金無(wú)鉻轉化膜技術(shù)
鎂合金自封孔微弧氧化技術(shù)
鎂合金多功能化學(xué)鍍鎳技術(shù)
典型轉移轉化項目案例
1、低成本、耐蝕、環(huán)保的鎂合金無(wú)鉻轉化膜技術(shù)
轉化膜處理是最常用的鎂合金表面防護技術(shù)。然而,現有的無(wú)鉻轉化膜耐蝕性還遠達不到鉻酸鹽膜水平。研究發(fā)現,鎂基體微觀(guān)結構不均勻,導致轉化膜的初始沉積不均,致使膜中存在大量微裂紋,這是無(wú)鉻轉化膜耐蝕性不佳的原因所在。據此,課題組開(kāi)發(fā)了一種磷酸鹽轉化膜技術(shù),通過(guò)預處理獲得了比較均勻的鎂基體表面,并通過(guò)控制膜的初始沉積過(guò)程,獲得了致密且具有極佳鈍化效果的無(wú)鉻轉化膜,該轉化膜耐蝕性與鉻酸鹽轉化膜相當,并與有機涂層結合力好。美國三大汽車(chē)公司在世界范圍內挑選出了11種(包括國際著(zhù)名公司Henkel、Chemetall、AHC、Atotech等)可用于鎂質(zhì)車(chē)體前端結構的防護底層,并將耐蝕性在美國第三方盲評,本課題組研發(fā)的無(wú)鉻轉化膜耐蝕性位居世界領(lǐng)先水平。該技術(shù)現已獲得了美國發(fā)明專(zhuān)利和中國發(fā)明專(zhuān)利。早在2002年已在北京廣靈精華科技有限公司建立了生產(chǎn)線(xiàn),用于鎂質(zhì)日立電鋸殼的表面處理。從2010年開(kāi)始用于一汽鑄造有限公司鎂質(zhì)發(fā)動(dòng)機氣門(mén)室罩蓋的表面防護,并已在奧迪、邁騰、高爾夫、速騰、威志等車(chē)型裝車(chē)使用。
轉化膜耐蝕性美方盲評結果
美國專(zhuān)利
中國專(zhuān)利
在北京廣靈精華科技有限公司建立的轉化膜生產(chǎn)線(xiàn)
一汽轉化膜處理車(chē)間一角及轉化膜處理后的鎂質(zhì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機罩蓋
2、鎂合金高耐蝕自封孔微弧氧化技術(shù)
傳統鎂合金微弧氧化膜主要成份為鎂基體發(fā)生氧化生成的PB比小于1的MgO,且膜中存在大量微孔,使其無(wú)法確保耐蝕性要求較高的鎂合金部件安全使用。根據微弧氧化膜的組成結構特點(diǎn),若要提高其耐蝕性,需要增加膜中PB比大于1且化學(xué)性質(zhì)穩定的氧化物比例,并降低膜層孔隙率?;谶@一想法,本課題組使用新型含鈦或鋯的微弧氧化電解液,使鎂基體和電解液組分共同參與成膜,一方面膜層主要由PB比大于1且化學(xué)性質(zhì)更穩定的鈦氧化物或鋯氧化物組成,即可以提高膜層化學(xué)穩定性又可以降低孔隙率;另一方面利用膜層各組分凝固點(diǎn)不同的原理,凝固點(diǎn)低的成分后沉積,恰好將膜中的微孔原位封閉,獲得了自封孔微弧氧化膜。在腐蝕過(guò)程中膜的內層和外層共同起到保護作用,隨著(zhù)膜層逐漸溶解,在薄弱點(diǎn)失效,不像傳統氧化膜很容易在微孔處先失效。自封孔微弧氧化膜可以抵抗1000小時(shí)鹽霧試驗,單獨使用即可以為鎂基體提供足夠保護,而傳統微弧氧化膜鹽霧測試200多小時(shí)就已經(jīng)腐蝕很?chē)乐?。該技術(shù)已經(jīng)在多種航空航天用鎂合金部件上批量應用。
傳統微弧氧化膜微觀(guān)形貌
自封孔微弧氧化膜微觀(guān)形貌
中性鹽霧試驗結果對比
處理后的鎂合金部件
3、鎂合金多功能化學(xué)鍍鎳技術(shù)
化學(xué)鍍鎳是一種金屬涂層,具有良好的傳導性和電磁屏蔽性,這是化學(xué)轉化膜和微弧氧化膜無(wú)法比擬的。由于鎂與鎳之間金屬特性差異大,且鎂合金屬于“難鍍”金屬,導致鍍層與鎂基體的結合力很差,這是鎂合金鍍鎳層面臨的最大難題。研究發(fā)現,預處理膜在鎂基體和析出相上的不均勻分布是導致后續化學(xué)鍍鎳層結合力差的關(guān)鍵因素,針對這一問(wèn)題發(fā)展了新型鎂合金化學(xué)鍍鎳工藝,預處理膜為均勻的多孔結構,微孔底部為活性點(diǎn),鍍層優(yōu)先在該處形核長(cháng)大,對鍍層起到“釘扎”效應,解決了鎂合金鍍鎳層結合力差的難題。針對航天用鎂合金部件地面存放時(shí)的防護性,裝配時(shí)低的搭接電阻及電磁屏蔽性,以及適應太空高低溫、原子氧、強輻射等復雜環(huán)境的多功能需要進(jìn)行測試,該技術(shù)完全滿(mǎn)足這些要求,從2007年至今一直在航天領(lǐng)域十多個(gè)型號的航天器部件應用,包括嫦娥3、風(fēng)云、北斗、天宮2等,總用量超過(guò)兩千件,這些航天器的成功發(fā)射也證明了我們技術(shù)的可靠性。
釘扎效應示意圖
化學(xué)鍍后航天用鎂合金部件
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儲能技術(shù)研究團隊
當今世界能源領(lǐng)域正處于戰略和結構變革期,主要經(jīng)濟體競爭力受到能源供應能力的制約已初步顯現??稍偕茉凑奢o...
團隊信息
課題組名稱(chēng):儲能技術(shù)研究團隊
課題組網(wǎng)址:http://pemfckt.dicp.ac.cn/
負責人:李先鋒
工作單位:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
學(xué)科領(lǐng)域:化學(xué)工程
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:張洪章
辦公電話(huà):0411-84379580
手 機:
E-mail:zhanghz@dicp.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:陳維東
辦公電話(huà):0411-84379752
手 機:
E-mail:wdchen@dicp.ac.cn
團隊介紹
當今世界能源領(lǐng)域正處于戰略和結構變革期,主要經(jīng)濟體競爭力受到能源供應能力的制約已初步顯現??稍偕茉凑奢o助能源轉為主導能源,大規模利用可再生能源,實(shí)現能源多樣化已成為世界各國能源安全和可持續發(fā)展的重要戰略。儲能技術(shù)是支撐可再生能源利用、智能電網(wǎng)建設、電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的核心技術(shù)。
團隊主要研究方向:
1、技術(shù)名稱(chēng):液流電池儲能技術(shù),包括:全釩液流電池、鋅溴液流電池、鋅鎳液流電池、鋅鐵液流電池及有機液流電池技術(shù)。
主要用途:用于可再生能源并網(wǎng)、不間斷供電、分布式儲能、電網(wǎng)調峰調頻。
解決問(wèn)題:解決風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電不連續、不穩定特征,增強電網(wǎng)安全性、可控性,實(shí)現分布式發(fā)電和離網(wǎng)供電的構想,是國家能源戰略和能源安全的重大需求。
2、技術(shù)名稱(chēng):二氧化碳電化學(xué)還原技術(shù)
主要用途:二氧化碳捕集利用
解決問(wèn)題:利用電能將CO2還原為甲酸、碳氫化合物、甲醇及合成等,實(shí)現CO2資源化利用??梢越鉀Q溫室氣體回收利用的問(wèn)題。
3、技術(shù)名稱(chēng):高性能動(dòng)力電池技術(shù),包括:鋰硫電池、鋰空氣電池、鋰離子電池、鋰離子超級電容器、先進(jìn)鉛碳電池
主要用途:用于電動(dòng)汽車(chē)、消費類(lèi)電子、無(wú)人飛機
解決問(wèn)題:解決電動(dòng)車(chē)、無(wú)人飛機續駛里程短的問(wèn)題;解決車(chē)輛低溫電啟動(dòng)性能差的問(wèn)題
可轉移轉化的科技成果:
1、成果名稱(chēng):鋅溴液流電池技術(shù),用于大規模儲能;
2、鋅鎳單液流電池技術(shù),用于大規模儲能;
3、鋰硫電池技術(shù),用于長(cháng)續航無(wú)人飛機;
4、低溫鋰離子電池,用于寒冷地區電動(dòng)車(chē)及啟動(dòng)電源;
5、鋰離子超級電容器,用于軌道交通;
6、先進(jìn)鉛碳電池,用于車(chē)載啟動(dòng)電源。
典型轉移轉化項目案例
全釩液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化案例:
研究團隊通過(guò)10多年的不懈努力和刻苦攻關(guān),突破了全釩液流電池關(guān)鍵材料制造技術(shù),掌握了電解質(zhì)溶液、電極雙極板、離子傳導膜材料的工程化及批量化制造技術(shù),實(shí)現了電池材料的全部國產(chǎn)化。實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)突破及如下:
1、創(chuàng )新的開(kāi)發(fā)出高性能釩電解質(zhì)溶液產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù),形成了規?;a(chǎn)能力,并向國外批量出口
釩電解質(zhì)溶液是全釩液流電池的儲能介質(zhì),是多價(jià)態(tài)釩離子的混合溶液,其溶解度和穩定性差異較大。而且,電解質(zhì)溶液中微量副反應及離子互串的長(cháng)期累積會(huì )造成容量衰減。研究團隊通過(guò)10余年不懈努力,掌握了電解質(zhì)溶液中釩離子價(jià)態(tài)調控方法,開(kāi)發(fā)出高性能電解質(zhì)溶液制備技術(shù),實(shí)現了規?;a(chǎn),產(chǎn)能達到200兆瓦時(shí)/年(圖1)。產(chǎn)品經(jīng)歐洲、美國及日本有關(guān)用戶(hù)的嚴格檢測評價(jià),給予了很高的評價(jià)。已大量出口日本、韓國、美國和歐洲。
圖1、釩電解質(zhì)溶液生產(chǎn)設備
2、高導電性、高韌性、低成本碳塑復合雙極板材料的合成和連續生產(chǎn)技術(shù)
液流電池雙極板通常為石墨板,石墨雙極板具有優(yōu)良的導電性和耐腐蝕性。但韌性差、價(jià)格昂貴,無(wú)法用于組裝大功率液流電池電堆。研發(fā)團隊創(chuàng )新性的提出了碳素復合雙極板的概念,掌握了碳塑復合材料的組成、成功地開(kāi)發(fā)出了具有高導電性、高機械性能、低成本的碳塑復合雙極板的制備技術(shù)及連續制造設備,實(shí)現了工業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)能達到30,000平米/年,應用于近20項全釩液流電池儲能電站。
3、原創(chuàng )性的開(kāi)發(fā)出高離子選擇性、高離子傳導性、高穩定性、低成本的全釩液流電池用非氟離子傳導隔膜, 實(shí)現了連續化生產(chǎn)
目前,全釩液流電池使用的離子傳導隔膜主要是美國杜邦公司生產(chǎn)的全氟磺酸離子交換膜,不僅價(jià)格昂貴(約600美元/m2),而且離子選擇性較差,不能滿(mǎn)足應用的需要。研究團隊創(chuàng )新的開(kāi)發(fā)出高選擇性、高耐久性、低成本的非氟離子交換膜。通過(guò)了10000多次充放電循環(huán)的耐久性考核,滿(mǎn)足使用要求。掌握了非氟離子交換膜的工程化制備工藝,建立了連續制造平臺,生產(chǎn)的非氟離子交換膜電池性能優(yōu)于全氟磺酸離子交換膜,價(jià)格約為其10%。正在實(shí)際應用。在開(kāi)發(fā)出非氟離子交換膜的基礎上,突破了傳統的全釩液流電池離子交換膜必須含具有離子交換基團的“離子交換傳遞”機理的束縛,在國內外原創(chuàng )性的提出了膜材料中不含離子交換基團的“離子篩分傳導”概念。發(fā)明了孔徑可控的非氟多孔離子傳導膜,從分子尺度上實(shí)現了對釩離子和氫離子的篩分,擺脫了對離子交換基團的依賴(lài),提高了非氟膜的穩定性和耐久性。創(chuàng )制出高性能、高穩定性、低成本的非氟多孔離子傳導膜,經(jīng)10,000多次充放電循環(huán)考核,電池性能無(wú)明顯衰減。從根本上解決了非氟離子交換膜穩定性差的難題。
圖2、液流電池離子交換膜膜離子交換原理示意圖
圖3、液流電池多孔離子傳導膜離子篩分原理示意圖
圖4、 非氟離子傳導膜與Nafion膜電池性能比較
圖5、開(kāi)發(fā)的非氟離子交換膜制造設備
4、持續創(chuàng )新,提出模塊化設計理念,開(kāi)發(fā)出高性能全釩液流電池電堆、單元電池儲能模塊
電堆是全釩液流電池儲能系統的核心部件。其性能和成本直接影響儲能電池系統的性能和成本。研究團隊2009年成功設計集成出國內最大的22kW級液流電池單體電堆。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化創(chuàng )新,使電堆的額定工作電流密度由原來(lái)的80mA/cm2提高到120mA/cm2而性能不變。2013年成功的開(kāi)發(fā)出具有國內外領(lǐng)先水平的32kW級液流電池單體電堆,大幅度降低了電堆的材料成本。實(shí)現了大功率電堆的規?;圃?,產(chǎn)能達到30MW/年,產(chǎn)品已向美國和德國出口。上述22kW級液流電池電堆的研究成果通過(guò)了由國家能源局主持的國家級能源科技成果鑒定。
圖6、液流電池電堆組裝線(xiàn)及生產(chǎn)的22 kW電堆
5、設計集成出可獨立運行的高性能全釩液流電池單元儲能模塊,實(shí)現了工業(yè)化生產(chǎn),推進(jìn)了產(chǎn)業(yè)化
MW以上級液流電池儲能系統通常由上百個(gè)甚至數百個(gè)電堆構成,儲能系統的集成和控制技術(shù)直接關(guān)系到運行的可靠性和穩定性。研究團隊創(chuàng )新性地提出了模塊化的設計理念,開(kāi)發(fā)出可獨立控制運行的176kW/350kWh、352kW/700kWh液流電池單元儲能模塊和系統集成技術(shù)、智能控管理技術(shù)及多系統耦合與控制技術(shù)。
176kW/350kWh全釩液流電池單元儲能模塊的性能經(jīng)德國ZSW研究所檢測評價(jià)后,給予了很高的評價(jià)。評價(jià)結論為“該電池性能達到了標稱(chēng)的設計參數,工藝水平和運行性能能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品投放要求”
圖 7、 176kW/350kWh全釩液流電池單元儲能模塊檢測會(huì )議
上述352kW/700kWh單元儲能模塊是目前國內外最大的全釩液流電池單元儲能模塊。已成功應用于國電龍源臥牛石50MW風(fēng)電廠(chǎng)用全球最大規模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能電站。該352kW/700 kWh單元儲能模塊于2013年“通過(guò)了由國家能源局主持的國家級能源科技成果鑒定(圖8)。
圖8、352kW/700kWh液流電池單元儲能模塊成果鑒定會(huì )
針對市場(chǎng)的需求,研究團隊與融科儲能公司合作,成功研制出高集成度的125kW和250kW集裝箱結構的全釩液流電池單元儲能模塊(圖9)。實(shí)現了工廠(chǎng)化生產(chǎn)。產(chǎn)品的可靠性、穩定性好,在運輸、現場(chǎng)安裝、靈活設計和環(huán)境適用性等方面都具有顯著(zhù)優(yōu)勢。技術(shù)為國內首創(chuàng ),國際領(lǐng)先。正應用于構建2MW/4MWh全釩液流電池儲能系統。
圖9、125(左)、250kW(右)集裝箱式全釩液流電池單元儲能模塊
6、突破兆瓦以上級儲能系統設計集成技術(shù),實(shí)現了全釩液流電池技術(shù)的商業(yè)化應用
2008年,全釩液流電池儲能技術(shù)研究團隊技術(shù)入股創(chuàng )立了大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限(融科儲能)公司。多年來(lái),與融科儲能公司緊密合作,突破液流電池關(guān)鍵材料、大功率電堆、液流電池儲能系統的設計、集成、控制管理、多系統耦合技術(shù),建立了產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺。實(shí)施了包括國電龍源臥牛石50兆瓦風(fēng)電場(chǎng)的迄今為止全球最大規模的5MW/10MWh液流電池儲能系統的近20項應用項目。進(jìn)入商業(yè)化市場(chǎng) (圖10) 。
圖10、5MW/10MWh 全釩液流電池系統(50兆瓦風(fēng)電場(chǎng),液流電池電堆區,電池管理及電力電子區,電解質(zhì)溶液區)
2013年,又承建了用于遼寧省電力公司錦州黑山50MW風(fēng)電場(chǎng)的3MW/6MWh全釩液流電池儲能電站 (圖11)。
圖11、3MW/6MWh 全釩液流電池系統
正采用開(kāi)發(fā)的高比功率電堆構建的250kW集裝箱結構的單元儲能模塊,承建國電和風(fēng)公司的2MW/4WMh全釩液流電池儲能電站。2014年,成功中標由德國博世(BOSCH)公司為總承包商的歐洲首套兆瓦級商業(yè)儲能項目。研究團隊與融科儲能公司緊密合作,使全釩液流電池材料及儲能系統銷(xiāo)售額由2011年的200萬(wàn)元,發(fā)展到2013年的1億2千萬(wàn)元。已實(shí)現了液流電池的產(chǎn)業(yè)化,將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
7、領(lǐng)軍國內外液流電池技術(shù)的標準化,提高國際影響力和技術(shù)競爭力
全釩液流電池儲能技術(shù)研究團隊積極推進(jìn)國內外液流電池技術(shù)的標準化。牽頭組建了國家能源液流電池技術(shù)標準委員會(huì ),并成為主任委員單位。研究團隊起草的2項行業(yè)標準已頒布實(shí)施,起草的4項國家標準中的2項已頒布實(shí)施。
研究團隊學(xué)術(shù)帶頭人張華民研究員,入選國際電器工業(yè)技術(shù)標準委員會(huì )(IEC)TC105液流電池標準戰略研究專(zhuān)家組(該戰略專(zhuān)家組由中、美、德國三名專(zhuān)家組成),領(lǐng)軍液流電池國際標準的起草制定。由研究團隊起草的“液流電池通用技術(shù)標準” IEC國際標準建標立項建議書(shū)已獲得IEC TC21和TC105成員國96 %的贊成票通過(guò)立項。
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