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2018年,美政府在大力推動傳統能源產業發展的同時,持續加大對太陽能、核能、地熱能、生物能等新能源領域的研發投入。眾多新能源領域中,新型鋰電池等研發成果引人注目。而日本研究鋰電池負極大容量化成功,大規模開始制氫系統投建,其他各國在新能源的開發上也是不甘落后,多以鋰電池和氫燃料電池為主進行新能源研究。

美國

新能源成果突出,生態安全備受重視

2018年,美政府在大力推動傳統能源產業發展的同時,持續加大對太陽能、核能、地熱能、生物能等新能源領域的研發投入。

眾多新能源領域中,新型電池研發成果引人注目。750次充電/放電循環后仍能正常工作的新型鋰空氣電池、容量大且壽命長的可充電水基鋅電池、靠細菌發電的低成本紙基生物電池等成為電池中的新星。而在提高現有電池性能方面,科學家也取得不少成果。他們將有機太陽能電池的光電轉化效率提高至15%,將鋰離子電池的容量提高了40%。布朗大學開發的新型燃料電池反應合金催化劑,在活性和耐久性方面更是超過了能源部2020年車用電催化劑技術指標。

在維護生態環境安全方面,盡管政府最新氣候評估報告稱,氣候變化將給美國帶來多重傷害,但并沒有說服特朗普總統。科學家依然不遺余力游說,不僅發文稱美墨邊境墻會嚴重危害地區生物多樣性,還對歐洲將木材作為低碳燃料的政策提出質疑。在具體研究方面,甲烷溫室效應的證實、金屬鉍“催化可塑性”的發現、可再生可降解乳蛋白包裝材料的開發等成果,都成為保護全球生態環境安全的助推劑。

日本

鋰電池負極大容量化,制氫系統投建

大容量不劣化的鋰電負極研發成功。日本產業技術綜合研究所新開發出了一種鋰離子電池使用的負極,容量約為目前主流的石墨負極(372mAh/g)的5倍,與一氧化硅的理論容量基本一致。新開發的電極在反復充放電200多次后,容量依然沒有變化,確認具備大容量、長壽命的特性。利用此次開發的電極有望提高負極的能量密度,推動鋰離子二次電池實現大容量化和小型化。

世界最大規模利用可再生能源的制氫系統在福島投建。2018年8月,日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)、東芝能源系統、東北電力及巖谷產業合作,開始在福島縣浪江町建設利用可再生能源制氫的氫能源系統“福島氫能源研究站”,系統裝置具備世界最大規模的1萬千瓦制氫能力。利用該系統制造的氫預定用于燃料電池發電用途及燃料電池車和燃料電池巴士等交通用途,或者作為工廠的燃料使用。

氫燃料發動機實現大功率、高熱效率、低排放。產綜研與日本岡山大學、東京都市大學、早稻田大學組成的研究小組,在小型發動機的基礎實驗中,利用氫燃料優異的燃燒特性確立了新的燃燒方式,開發出全球首款能實現高熱效率和低氮氧化物(NOx)的火花點火氫燃料發動機。

東海核燃料再處理設施報廢計劃獲批。日本“原子力規制委員會”2018年6月批準了由日本原子力研究開發機構提交的東海核燃料再處理設施報廢計劃,耗資1萬億日元,報廢時長預計將持續70年。

韓國

建成應對核泄露系統,提高鋰電池性能

2018年,韓國建成了迅速應對核泄露的“核輻射狀況信息共享系統”,在核能設施周邊29個地點探測放射能量泄露數據并迅速應對。

韓國大學成功開發出一種利用太陽光譜中紅光捕捉二氧化碳的技術,能夠將二氧化碳轉換成一氧化碳中間物質,從而生產燃料;此外,韓國還研發出了符合更高環保要求的氫氣制備技術。

韓國使用富鋰錳氧化物開發了一種兼具高電壓、高容量的黏合劑陽極材料,可大幅提高鋰二次電池的能量密度;同時,充電速度為現有鋰電池5倍、采用石墨烯球正極保護膜和負極材料的鋰二次電池也在韓國研發成功。