纳米发电机应用:海洋蓝色能源

海洋中蕴含着丰富的清洁可再生能源,海洋能源的开发利用将是后化石能源时代解决能源问题的根本途径之一.当前海洋能转化主要依赖于电磁发电机,但是它们的物理原理使其直接转化低频、无序海洋能源的效率很低.近年来新兴的摩擦纳米发电机(TENG)恰恰在低频、高熵能量收集上具有显著优势,提供了海洋能高效开发的一种颠覆性技术路径.自2014年利用TENG网络收集大范围海洋蓝色能源的思想被我们首次提出以来,国内外已在蓝色能源器件及其发电网络的结构与性能优化、能量管理技术、海洋环境的自驱动系统应用等方面取得很大的进展,已完成原理验证.然而,在蓝色能源技术的进一步迭代、海洋环境的工程应用开发上还需要进行持续的探索.本文首先阐述了基于纳米发电机的蓝色能源的原创思想与技术优势,接着概括了蓝色能源相关研究的整体进展,最后展望了海洋蓝色能源研究的发展趋势和挑战.     

走向新世纪的绿色能源

能源是人类活动的物质基础。由于现代工业的迅速发展,造成能源资源的巨大消耗,同时危及人类的生存环境。为了解决能源与环境问题,从可持续发展的观点构筑新世纪的可再生能源结构体系是一项紧迫任务。     

可燃物质脉冲爆轰发电系统及由其构建的自然能源开发利用模式

通过对自然能源的开发应用研究,推出一种“可燃物质脉冲爆轰发电系统。该系统利用可燃物质与空气（氧气）比例混合后,在爆轰室内的脉冲爆轰取代燃料的缓慢燃烧,使燃料能得到充分利用。由于该发电系统是以可燃物质与空气（氧气）比例混合以爆轰的方式做功,从而使得其燃料范围极为广泛且来源丰富,一切可燃物质都能作为该发电系统的燃料,甚至像垃圾、纸木屑、植物的根、叶、径和干燥草木等能作为本发电系统的燃料而变废为宝。提出了一种构建在可燃物质脉冲爆轰发电系统之上的一种自然能源开发利用模式,将使得具有间断性、波动性和分散性的能源如：太阳能、风能、潮汐能、海（江河）流能、海水温差能、地热能、空间电磁波和雷电能等具备了工业开发利用价值。并使得液态金属汞等成为一种较理想的可再生燃料。     

日本海洋科技发展战略布局分析与启示——基于《联合国“海洋十年”日本倡议》

作为主张“海洋国家”和“科学技术国家”的日本,海洋科技创新是日本战略政策的重要组成部分。2021年是“联合国海洋科学促进可持续发展十年”正式实施的第一年,日本第一时间发布的《联合国“海洋十年”日本倡议》,详细介绍了日本近年来开展的科研项目,反映了日本海洋科研战略布局与发展方向。本文通过分析日本参与“海洋十年”的举措以及海洋科研项目布局,梳理日本海洋科技最新进展,分析日本海洋国际合作的方向与优劣势,对我国海洋科研布局提出四点建议：1）推动政策制度与科研探索协同发展,激励海洋事业高质量发展;2）积极参与“海洋十年”等国际大型海洋科研计划,提高话语权;3）加强海洋标准体系建设,加速中国标准国际化进程;4）强化“产学研”链条式协同发展。     

全生命周期“CO_2零排放”能源系统的评价模型及应用研究

基于LCA和exergy方法构建全生命周期评价模型,对某2×300MW燃煤电厂评价结果表明,电厂运行阶段投入约占总投入99.89%,建造和退役阶段投入仅占0.11%;直接和间接投入分别占总投入93.03%和6.97%.全生命周期＂CO2零排放＂能源系统投入产出比和效率分别约为5.563和17.97%,与减排前燃煤发电系统相比分别约增加62.47%和下降11.21%.该模型以为基本物理量,对系统生命周期内的能源、资源消耗和污染物排放统一量化,使得评价更为客观合理.