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不易燃的氧化石墨烯薄膜，可用于大規(guī)模安全量產(chǎn)
2017年4月13日，美國(guó)阿肯色大學(xué)研究人員開發(fā)出了一種簡(jiǎn)單、可規(guī)模化的將氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為不易燃的紙狀石墨烯薄膜的方法，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。
該研究成果已于近期發(fā)表于《物理化學(xué)雜志》上。
阿肯色大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)系副教授Ryan Tian說(shuō)：“由于石墨烯具有極高的機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率，已經(jīng)吸引了科學(xué)家們大量的研究興趣。但是石墨烯材料的高可燃性危害了其大規(guī)模生產(chǎn)以及廣泛應(yīng)用的潛力, 是其進(jìn)一步發(fā)展和商業(yè)化的障礙。”然而此次的研究成果使大批量生產(chǎn)石墨烯和石墨烯薄膜成為了可能，從而可以改善從燃料電池到太陽(yáng)能電池到超級(jí)電容器和傳感器等一系列產(chǎn)品。Tian教授擁有此項(xiàng)新技術(shù)的臨時(shí)專利。
在過(guò)去的十年中，科學(xué)家們一直專注于石墨烯這種只有一個(gè)原子厚的二維材料的研究，這是因?yàn)樗悄壳耙阎臋C(jī)械強(qiáng)度最高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的材料之一。也由于擁有這些優(yōu)異的性能，石墨烯和類似二維材料具有取代傳統(tǒng)半導(dǎo)體的巨大潛力。氧化石墨烯是使用石墨制備石墨烯和石墨烯衍生物材料的一個(gè)常見中間體，也是碳的一種晶體形式。
通過(guò)使用帶有三個(gè)或更多正電荷的金屬離子，Tian教授實(shí)驗(yàn)室的研究員將氧化石墨烯片剝離成了透明的薄膜。這種新的碳聚合物片材是柔性的、無(wú)毒的，并且機(jī)械強(qiáng)度很高，而且還是不易燃的。對(duì)材料的進(jìn)一步的測(cè)試表明，使用過(guò)渡金屬或稀土金屬進(jìn)行交聯(lián)或鍵合，將使氧化石墨烯擁有新的半導(dǎo)體、磁性和光學(xué)性質(zhì)。
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通過(guò)捕獲過(guò)量的光子能量來(lái)生產(chǎn)太陽(yáng)能燃料
2017年4月13日，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）官網(wǎng)公布消息稱科研人員開發(fā)了一種光電化學(xué)電池，能夠捕獲通常損失的多余光子能量，產(chǎn)生熱量。
NREL的研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用量子點(diǎn)（QD）和多重激子生成（MEG）工藝能夠?qū)錃猱a(chǎn)生的外部量子效率的峰值提高到114%。與目前的光電化學(xué)方法相比，新成果可以用更高的效率和更低的成本分解水，從而可以極大地促進(jìn)利用太陽(yáng)能來(lái)制氫。
▲硫化鉛量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池
太陽(yáng)能電池的最大理論效率主要受限于可以將多少光子能量轉(zhuǎn)化為可用的電能，其中超過(guò)半導(dǎo)體吸收帶束的光子能量會(huì)以熱能的形式損失。MEG工藝?yán)妙~外的光子能量產(chǎn)生更多的電子，獲得額外的電勢(shì)，而不是以熱能的形式損失掉。量子點(diǎn)具有球形半導(dǎo)體納米晶體結(jié)構(gòu)（直徑2-10nm），可增強(qiáng)MEG過(guò)程。
研發(fā)人員通過(guò)量子點(diǎn)內(nèi)的MEG過(guò)程，產(chǎn)生的多個(gè)電子或電荷載體被捕獲并存儲(chǔ)在H2分子的化學(xué)鍵中。NREL的研發(fā)人員設(shè)計(jì)了一種硫化鉛（PbS）光電化學(xué)電池，并指出由多余電子驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)為探索高效率的太陽(yáng)能燃料研究奠定了新方向。
研發(fā)成果發(fā)表在“Nature Energy”上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)自NREL、科羅拉多礦業(yè)大學(xué)以及科羅拉多大學(xué)博爾德分校。該項(xiàng)目主要得到了能源部科學(xué)辦公室的資助。
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世界上第一款電池和燃?xì)廨啓C(jī)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)
2017年4月18日，GE通過(guò)官網(wǎng)發(fā)布消息稱，GE和南加州愛迪生（Southern California Edison，簡(jiǎn)稱SCE）聯(lián)合首發(fā)世界上第一款電池和燃?xì)廨啓C(jī)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，這是GE在宣布該創(chuàng)新技術(shù)初步部署計(jì)劃的數(shù)月后為SCE交付的兩個(gè)系統(tǒng)中的第一個(gè)。
該系統(tǒng)稱為LM6000混合動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)（Hybrid Electric Gas Turbine ，簡(jiǎn)稱Hybrid EGT），通過(guò)在需要時(shí)提供快速啟動(dòng)功能，可以化解加州地區(qū)的能源危機(jī)，應(yīng)對(duì)加州電網(wǎng)上不斷增加的可再生能源容量帶來(lái)的電網(wǎng)波動(dòng)問(wèn)題。該機(jī)組集成了10 MW/ 4.3 MWh的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠立即向GE經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的50MW LM6000航空燃?xì)廨啓C(jī)提供動(dòng)力。
整體上，混合動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：
◎有助于滿足加州的即時(shí)能源需求；
◎提高靈活性，可靠性和響應(yīng)時(shí)間，滿足客戶的能源需求；
◎允許更有效地使用可再生能源和更快地響應(yīng)不斷變化的需求；
◎減少南加州愛迪生公司及其客戶的運(yùn)營(yíng)成本以及環(huán)境影響。
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