能源转型背景下的中国镍动态物质流分析

 基于动态物质流分析方法,构建了镍的全生命周期物质流分析框架,核算并分析了2000—2020年中国镍金属物质流各阶段格局变化情况。结果表明：（1）生产视角下,能源转型下镍矿需求出现回升; 2020年镍回收率已达20.4%;（2）消费视角下,加工阶段,电池行业已超越电镀行业成为第二耗镍部门;制造阶段,工业机械部门耗镍占比下滑至2019年的28.9%,新能源汽车耗镍量由2015年的4275 t连续上升至2020年1.6万t;（3）贸易视角下,近年来中国制造和加工阶段为净出口状态,开采和冶炼加工阶段皆为净进口状态,其中镍铁产品净进口量飞速增长,由2000年的105.7 t增长到2020年的41.3万t;不锈钢净出口量由2016年的21.3万t连续下降至2020年的10.9万t;（4）存量视角下,终端消费品在用存量变化主要由运输业和建筑与基础设施两大部门驱动,新能源汽车在用存量5年增加了131倍。     

基于物质流分析的中国钴资源供需形势

 为厘清中国钴资源的供需形势，利用物质流分析2000—2020年中国钴资源流量、存量和供需格局变化。研究发现：（1）中国钴矿进口量逐年提升，对外依存度高，每年均在70%以上，精炼钴产量及净出口量逐年增长，2020年分别达到了8.5万t和1.4万t。（2）钴产品制造量不断提高，从2000年的0.01万t上升至2020年的6.3万t，电池是钴主要的制造产品；在贸易阶段，钴产品整体呈现净出口，2020年净出口量为1.7万t。（3）钴产品在用存量持续上升，2020年达到了12.5万t。钴产品整体回收率低，进一步加大回收是应对钴需求扩张的主要方法。同时，建议提高技术水平，减少加工过程的浪费，降低对于钴资源的依赖，还需要做好资源储备，应对国际局势变化。     

中国锂元素动态物质流及关键驱动因素分析

 构建了基于全生命周期的中国锂元素物质流分析框架，核算并分析了新能源汽车驱动下的中国2000—2020年锂元素的流量、存量和供需格局的演变情况。研究显示：（1）在流量视角下，2000—2020年间，锂供给以锂矿石供应为主，一次资源（34.9万t）的使用量增幅较大，二次资源（0.8万t）的供应较小；各类锂产品的加工和使用量从传统锂工业产品和3C产品（手机、平板、笔记本电脑）驱动向新能源汽车驱动转变。（2）在存量视角下，锂产品在用存量都有不同程度的增长，其中动力电池产品的增速位列首位（20年间增长7.2万t），回收潜力较大（目前不足5%）。（3）在供需格局视角下，中国的锂矿石对外依存度较高（75%以上），并将持续保持高位，中国主要从南美发展中国家进口工业级碳酸锂，然后向日本、韩国、美国等发达国家出口电池级氢氧化锂。     

中国稀土镨元素的供需失衡问题——基于镨的物质流分析

基于动态物质流分析方法,以1990—2018年为时间边界,以中国大陆为空间边界,对镨的全生命周期流动情况和供需失衡问题进行了分析。结果表明：（1）1990—2018年中国累计开采超10万t的镨供下游产业应用,其中钕铁硼领域用镨量（6.9万t）占镨总用量的70%;(2)2009年以前,中国的镨供应充足（未登记消费3.1万t）,2009年之后镨供应缺口逐年增大（未登记生产2.4万t）;(3)镨的进口量和出口量均在增长,其中进口以稀土矿和镨的中间产品为主,出口以镨的中间产品和最终产品为主;（4）截至2018年镨的在用存量超过了3.7万t,其中有23%在空调、电声耳机和磁选机中,但回收不足。研究建议：（1）提升镨的回收能力,重点关注即将迎来报废高峰期的空调、电声耳机、磁选机、电机和消费电子;（2）优化镨贸易结构,提升镨贸易价值,加大镨原矿及初级产品进口,并适当控制其出口,以缓解镨供应压力来解决供需失衡问题;（3）合理布局低碳产业发展并通过探索钕铁硼永磁体替代产品推动去镨钕技术发展。     

中国稀土铈元素的利用潜力——基于动态物质流方法

 为了分析铈的全产业链情况,增加铈的附加值,建立了铈动态物质流分析框架,以1990—2018年为时间边界,以中国大陆为空间边界,模拟铈在各个环节（开采、冶炼、加工、制造、使用和废物管理）的流动情况,分析铈的贸易格局。研究表明：（1）1990—2018年,中国是铈最大的供应国,29年间向全球累计供应75万t,国内累计消费量仅为39万t,对外累计出口量为22万t,过剩量为14万t;（2）铈制品的应用涉及稀土应用的所有领域,其中催化剂和冶金添加剂是2个最大的应用产品,1990—2018年累计铈用量分别为12万、10万t;（3）2010年以来中国铈出口量总体减少,且产品形式逐渐由冶炼产品向加工产品过渡。建议中国继续增加铈在现有制品中的应用量,同时加大科研投入,不断开发铈的新应用领域,保证市场的稳定性。     

地震和灾后重建过程城市物质流分析——以四川省广元市为例

利用自下而上的物质流分析方法，从建筑、基础设施、交通工具、耐用品、设备5个部门核算广元市2005—2015年钢铁、水泥的存量及流量，评估城市的建设和发展状态．结果显示:2008年广元市钢铁、水泥的存量由于地震因素明显下降，灾后重建主体阶段（2008—2011年）快速上升，2015年人均存量分别达到3.2×103、7.8×103 kg·人?1；2008年后物质使用效率逐渐下降，约为全国平均水平的50%．基于物质存量的核算结果，采用指数分解法分析驱动因素．结果表明经济增长因素是广元市物质存量增长的主要驱动因素，材料的使用效率则对存量的增加产生抑制作用．研究结果可为城市的灾后重建或城镇化发展提供科学依据及政策建议．      

中国交通碳排放与经济发展脱钩研究

采用“自下而上”的交通碳排放计算方法统计全国及各省的铁路、航空、水运和道路的年度交通碳排放，分析了2000—2020年中国交通碳排放的时空变化，并使用Tapio脱钩模型探究中国交通碳排放脱钩状态。研究发现：（1）2000—2020年，中国交通碳排放总量从23774.41万t增长至139051.47万t,2004—2011年为高速增长期，2012年以后增速开始放缓；（2）2000—2020年，道路碳排放一直是中国交通碳排放的主要来源，航空交通碳排放的占比小幅增加，铁路和水运碳排放的占比则出现较大幅度的减少；（3）2000—2020年，中国东部、中部、西部和东北4大地区的交通碳排放量持续存在明显的区域差异；（4）2000—2020年间，中国交通行业碳排放和经济发展呈现出“相对脱钩”的总体态势，北京、上海等省份已进入“强脱钩”状态。     

中国镧元素的动态物质流及供需分析

 构建了镧元素的动态物质流分析框架,模拟了镧的全生命周期流动情况,分析了1990—2018年中国镧物质流量、存量和供需关系。结果显示：（1）中国稀土镧96%的供应来自国内开采,其中77%来自于白云鄂博矿和氟碳铈矿;（2）镧的功能材料种类丰富,消耗镧最多的石油裂化催化剂28年累积用镧量占到了镧应用总量的47%;（3）中国在1990—2018年间共向其他国家出口了29.2万t镧,且以冶炼分离产品为主;（4）1990—2018年间,中国镧元素总体过剩,但2013—2017年出现少量供应不足,原因是氧化镧的大量出口和下游应用量的增长,有利于减少库存,促进供需平衡。建议在巩固现有下游消费的基础上,大力开发新材料,拓展镧的新应用技术,提升镧产业链的附加值;尽快建立废石油裂化催化剂的回收机制,并制定相关法律法规以促进镧循环利用、防止环境污染。     

物质流分析的跟踪观察法

流动，是物质（如铜、铝等）流动和流体流动二者所具有的基本特征，基于这个论点，简要地回顾了流体力学中研究流体流动的两种方法，即拉格朗日法和欧拉法；相应地提出了物质流分析的两种方法，即跟踪观察法和定点观察法。由于前者在文献中未见报道，因此对它进行了重点说明。强调了物质流的跟踪观察法既适用于稳态物质流（产品产量不变），也适用于非稳态物质流（产品产量增长或下降）。以钢铁产品生命周期的铁流图为例，说明了物质流的跟踪模型。在引入了物质流的非稳度后，提出了物质流各项指标的计算式，以及它们之间的相互关系。以瑞典铅酸电池系统为对象，计算了其中铅流的各项指标，并进行了必要的分析。     

电池需求发展趋势

今后15至20年，电池消费将朝多样化和多层次发展，以家庭消费为主体的趋向日益明显。随着家庭电器具的小型化，对小型、微型和高功率电池的需求将明显增加。具体预测如下：1990年，我国半导体收音机的社会保有量为2亿7000万台，平均每4人一台，按每台年耗用电池12只计算，年需电池30多亿只。到2000年，预计全国约有3亿6＆X：）万户家庭，按每户平均拥有两件用电器具（包括收录音机、电动玩具、电动剃胡刀、照相机、计算器等），每件用电器具每年耗用6只电池计算，约需电池43亿9200万只。到2000年，我国电子手表的社会保有量预计达到3亿5000…     

锂的城市矿产利用：前景、挑战及政策建议

锂是重要的战略性资源,在电动汽车与能源存储技术中具有不可替代的作用。梳理了全球及中国锂资源储量、开采量、消费量的历史变化情况,并采用物质流分析方法,预测了2020—2080年全球锂资源供给量、需求量、报废量及城市矿产储量的变化趋势,阐明了开发锂城市矿产的必要性与紧迫性,并通过识别城市矿产利用的多重瓶颈从而提出了相应的应对策略。研究结果表明,未来全球锂资源的需求量、报废量及在用存量(城市矿产储量)将保持高速增长的态势,预计到2080年分别增长至约150万、115万、1840万t。其中,电池部门是主要的增长驱动力,电池产品的回收利用程度也将决定锂城市矿产的综合利用水平。假设未来无新增的经济可采储量且锂的回收利用率可以达到100%,锂的自然资源储量将在2080年左右消耗殆尽,将实现锂资源供给从天然矿产到城市矿产的巨大转变。而开发城市矿产将对降低中国锂进口依存度以及缓解原生锂开采的资源、能源、环境压力起到积极的促进作用。因此,亟需针对锂城市矿产利用的技术、经济和管理的多重瓶颈,制定相应的应对策略,保障未来锂城市矿产的高效、高质、高值、环保利用。     

钒电池充放电测试系统及测试方法研究

为了检测钒电池的充放电性能,根据全钒液流电池的特点,标称出钒电池的额定参数。在不同电流密度下对单体钒电池进行充放电容量测试实验。比较了不同电流密度下的充电曲线,从理论上分析充电差异的原因,总结充电电流与钒电池容量的关系。实验表明,对钒电池进行充放电时采用的电流密度为60~80 m A/cm2之间的值,钒电池电学性能参数最佳。     

全钒氧化还原流体电池的电化学行为

本文介绍了全钒氧化还原流体电池及其结构和充放电机理。该电池是一种新型储能材料。它用ＶＯＳＯ４溶液作电极活性材料。一系列充放电试验结果表明,该电池具有良好的电化学性能。     

三乙醇胺对全钒液流电池正极电解液的影响

通过热稳定性考察、紫外-可见吸收光谱、循环伏安和充放电测试,研究了三乙醇胺作为全钒液流电池正极电解液添加剂对电化学活性和5价钒电解液热稳定性的影响.实验结果表明,三乙醇胺对电解液的热稳定性有较大的提高,5价钒离子浓度在50℃下保存12h后仍有1.08mol/L,高于空白电解液的0.16mol/L.由可紫外-可见吸收光谱可知,三乙醇胺的加入没有改变钒的成键方式.同时,三乙醇胺对正极电解液的电化学活性和可逆性也有提高,有更高的峰电流和更小的峰电位差,组装的电池前30个循环平均能量效率可达80.4%,高于空白电池的1.4%.     

电导法测定298.15K时硫酸氧钒离子对解离常数

为优化钒电池电解液配比和设置合理的充放电制度,需弄清自由钒离子活度和离子对的解离常数及其热力学性质.研究了电导法测定在298.15 K时水溶液中VOSO4.3.53H2O(s)的电导率,利用Origin数据拟合求出极限摩尔电导;采用改进的Ostwald稀释定律和改进的Davies方程求解活度系数,进而求得溶液的真实离子强度;采用Fuoss方法求解硫酸氧钒离子对的解离常数.经过数据处理得到298.15 K时硫酸氧钒极限摩尔电导率Λ0为203.2520325 S.dm2.mol-1,硫酸氧钒离子对的解离常数Kd为0.001 961 62,为电池性能有关的热力学性质提供了基础数据.