12月16日至17日,材料科學與工程研究院付玉彬教授負責的海泥電池能源供電關鍵共性技術和驅動監測儀器實海驗證研究 項目,經專家組現場驗收和會議驗收,達到并超過了合同書規定的所有技術指標,通過了國家海洋局的正式驗收。
一般的海洋可再生能源主要來自于水體,例如波浪能、潮汐能、海流能、溫差能和鹽差能等。為區別傳統海洋水體所蘊含的各種能源,付玉彬教授項目組提出海底沉積物(層)能源發電技術的新概念,即利用海底沉積物作為電子來源或導電電解質而發電的技術,這里的海底沉積物和海水均是電極材料部分和電子來源。這是國內首個利用海底沉積物能源發電(俗稱海泥發電)并驅動海洋監測儀器長期運行的項目。項目組充分利用中國海洋大學多學科綜合平臺的支持,刻苦攻關,從實驗室小型裝置試驗,到中型裝置模擬,再到大型裝備的試運行,陸續克服了電極材料選型和表面改性處理、發電裝備結構優化、升壓和儲能器件等一系列關鍵技術,取得了該類大型發電裝備陸地實驗模擬的成功。
在此基礎上,項目組為了適應海底復雜的環境條件,成功設計出抗海流沖刷、抗倒伏、抗沉降、耐腐蝕和水密性良好的實海用海泥電池大型裝備。在海試過程中,項目組排除了海底底棲動物和沉積蛤蜊殼層影響等技術障礙,在膠州灣海域成功實現該類新型能源發電裝備的布放并持續產電輸出5V,12V(合同技術指標5~6V),輸出功率達到數瓦級,長期驅動海洋溫深儀(TD)、海洋水溫自動記錄儀、溫鹽深儀(CTD)等監測儀器長期運行16個月以上(合同技術指標3個月)。項目研制的海底沉積物能源發電裝備輸出功率和運行時間遠超國外相關文獻報道的數據。該裝備目前仍然在海上正常驅動監測儀器運行。
這些應用研究成果為下一步工程化和產業化奠定了良好的工程技術基礎,并引起了國內許多儀器研制單位及相關應用單位的關注,許多技術專家到中國海洋大學觀摩和技術交流。項目組正在根據海洋工程、水產養殖和藍色國防等諸多實際需求,設計新一代海底沉積物能源發電技術裝備,使之走向工程應用。
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