一、成果介绍

1.氢微混燃烧技术（能源学院）

【成果简介】围绕我国提出的“碳达峰、碳中和”的重大目标，团队坚持“零碳燃料应用”需求驱动“污染物近零排放技术”创新，聚集氢/富氢燃料在实施高效清洁利用时所面临NOx近零排放和燃烧稳定性的共性基础科学问题和工程应用困难，提出了分布式内/外交叉射流微混燃烧组织方法，自主研发设计了内/外两种交叉射流微混喷嘴，实现了微混火焰NOx近零排放，建立了微混喷嘴分布式矩阵集群布置关系，自主研发设计了燃气轮机逆/顺流两者分布式交叉射流微混燃烧室。

【技术指标】氢微混燃烧室压力0.6MPa下，NOx低于25ppm@15%O2；氢微混燃烧室OTDF低于0.15。

【应用前景】该技术成果可应用于氢/富氢燃气轮机、氢/富氢航空发动机、氢/富氢窑炉燃烧器，可根据燃烧器空气入口形式、借口形式和温度场分布要求，设置不同喷嘴数量和布置规律的微混喷嘴，在保持高燃烧效率和燃烧稳定性下，实现不同压力下的NOx近零排放。

2.新型氨法捕碳产物选择性还原强化调控策略（能源学院）

【成果简介】我国作为最大的能源消费国，CO2排放量位居全球第一，现阶段的能源消费结构仍以化石能源为主（多采用燃烧-排碳方式），中国碳排放量占全球的31%。黑龙江省作为农业生产大省，面临着农业废弃物回收，冬季供暖等带来的减碳需求。CO2捕集利用与封存（CCUS）被认为是短时间内大规模减少温室气体排放，减缓全球变暖最经济、可行的途径，也是我国能实现大规模有效减排CO2极具潜力的途径之一。本技术从双碳背景出发，结合主流减排降碳技术，针对现阶段较成熟的液相吸收法存在再生能耗过高、设备腐蚀严重、溶剂易挥发/降解等诸多难以克服的问题。提出耦合余能回收的低能耗氨法捕碳与资源化利用关键技术研发，研发捕碳中间产物高效资源化转化制备液体燃料新技术。选择性生成高附加值醇类产物（储能-降碳耦合），实现碳捕集-还原过程的直接耦合。

【技术指标】饱和NH4HCO3电解质中，-0.6V对RHE的条件下，最高的CO法拉达效率为77.8%，CO电流密度为13.8mA/cm2；饱和CO2的0.5MNH4HCO3溶液（pH=7.40），-1.623V的条件下，总C1还原产物的法拉第效率约14.4%（CO、CH4、CH3OH），占总还原产物的25.2%，总C2+还原产物的法拉第效率约为42.9%（C2H4、C2H6、C2H5OH，n-C3H7OH），占总还原产物的74.8%。

【应用前景】该技术将突破现存碳捕集技术壁垒，开发低能耗、低成本、高效率、高稳定性的CO2捕集与资源化利用技术及装备，建立新的碳捕集能质循环体系，创新捕集与再生工艺路线，完成系统各环节闭环设计，以达到“高效-快速-低能耗-可再生”的CO2捕集目标。

3.甲烷零碳转化制氢及其高密度储氢技术研发（能源学院）

【成果简介】针对甲烷催化裂解与等离子体（依托可再生能源电力消纳）诱导气相沉积产物调控的关键问题，团队构建了低温（等离子体协同）催化剂诱导甲烷定向裂解零碳转化体系，开发了对气（H2）-固（碳纳米管CNTs）两相产物定向构筑以及特征化储氢CNTs构筑及高纯H2分离原位联储技术。重点研发了低温定向诱导甲烷催化裂解CNTs特征化-H2高纯化共筑技术，为CH4“零碳化-高效化-高值化”转化及H2“产-储-输”提供理论技术基础与创新思路。

【技术指标】催化剂与等离子体协同诱导时具有35%以上的甲烷转化率和70%以上的H2选择性；碳纳米管平均管径：≤100nm；等离子体诱导甲烷催化裂解反应温度：<250℃。

【典型应用】通过开发等离子体协同催化剂诱导CH4定向转化及特征化储氢CNTs原位H2高纯化“分离-吸附-储存”技术，为CMD反应“经济化-高值化-清洁化”利用奠定了理论技术基础创新思路。

4.低成本高安全钠离子储能技术及装备（能源学院）

【成果简介】低成本高安全钠离子储能体系研发是国家重大需求（十四五规划），高性能碳基储能材料开发及储能体系设计是关键。本技术利用低成本高储量煤炭为原料，开发硬碳材料制备工艺，并用于钠离子电池。基于前期实验室小试证明煤基硬碳克容量可达380mAh/g，超过目前商用生物质基硬碳。钠离子电池能量密度可达250Wh/kg且具有优异的低温性能。目前高性能硬碳国产化制备技术和装备开发是卡脖子问题，进口硬碳价格大于5万元每吨。本技术以煤为原料制备的硬碳成本核算小于1万元每吨。按照钠离子电池未来发展潜力，煤基硬碳及钠离子电池市场规模超过百亿。

【技术指标】容量达380mAh/g；钠离子电池能量密度可达250Wh/kg。

【应用前景】该技术成果可应用于寒地光储充系统储能、配合火电调频调峰与新能源耦合过程储能。

5.低电耗电解水制氢技术（能源学院）

【成果简介】电费是电解水制氢的主要成本，约占总成本的70%以上。电解水制氢成本对电价十分敏感，当电价为0.3元/度时，碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本超过22.4元/kg、16.8元/kg。氢能可与风光体系形成良好配套，促进新能源系统整合，假设可再生能源供电的电价下行至0.15元/度，对应的碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本分别下行至18元/kg、11.8元/kg。团队针对现有制氢技术电耗高、阳极析氧产物附加值低的问题，本团队提出了低电耗电解水制氢电极及工艺系统，以一体式碳基电极及Fe基循环改进了传统PEM制氢工艺，其电耗相比商业碱水（4.5-5.5kWh/Nm3）及PEM（4-5kWh/Nm3）电解槽可降低20-30%。

【技术指标】制氢电耗：≤3.5kWh/Nm3(H2)；制氢电流密度≥300mA/cm2；阴极法拉第电流效率≥99%；阴极氢气纯度＞99.9%。

【应用前景】该技术成果可应用于绿氢的低成本生产。kW级装置可用于农业、小规模用氢；MW级可用于风光电-制氢/加氢一体站；GW级可用于大型氢储能场景。该技术有望成为碱水、PEM、SOEC之外的一种新型低电耗制氢技术路线。

6.中心给粉旋流煤粉燃烧技术（能源学院）

【成果简介】旋流燃烧器是锅炉的核心关键设备，为了解决电站锅炉旋流燃烧器在运行中存在的NOx生成量高、容易引起结渣和高温腐蚀问题，本项目发明了中心给粉燃烧组织方式，设计了无中心扩锥的直流一次风结构、二次风扩口梯级布置结构，提出了中心回流区形成的新方法，研制了中心给粉旋流煤粉燃烧装备。该项技术获得国家技术发明二等奖。

【技术指标】最低不投油负荷为45%；燃用中国无烟煤及贫煤NOx排放681～702mg/m3(O2＝6%)；燃用中国烟煤NOx排放200～355mg/m3(O2＝6%)，与目前国外同类技术相比，NOx排放仅为45%~65%。

【典型应用】现已对国外制造或引进国外技术制造的32台600MW、500MW及300MW等级机组锅炉进行了改造，其中21台为600MW机组锅炉(12台为超临界)。总装机容量为16200MW，产生了实际应用效益。

7.燃料电池用超高速空气压缩系统（能源学院）

【成果简介】新能源汽车是目前替代传统燃油汽车的唯一方案，其中氢燃料电池电动汽车以其零排放、高能效、续驶里程长、加注燃料时间短等优点，被认为是新能源汽车发展的重要方向之一。燃料电池系统是燃料电池电动汽车的核心部分，其工作离不开空气压缩系统供应压缩空气，由超高速空气压缩系统为主体构建的空气循环系统耗能达到燃料电池输出功率的20~30%（占总附加能耗的95%左右），是除驱动电机之外燃料电池最大的能量消耗部件。其综合性能直接影响着燃料电池系统的效率、动态性能、噪声等关键性能指标，因此燃料电池专用空气压缩系统的研发至关重要。项目团队以先进的叶轮设计技术为基础，研发燃料电池专用的空气压缩系统产品，为燃料电池汽车的发展贡献力量。

【技术指标】额定功率：15KW；额定压比：≥2.5；额定流量≥1.08g/s；额定转速：100000rpm；叶轮等熵效率：≥86%；启停寿命：≥10万次。

【应用前景】燃料电池超高速空气压缩系统最重要的应用是氢燃料汽车。一些化工厂需要使用氢气进行反应制造化学品等，氢燃料电池超高速压缩系统也负责将氢气进行压缩，以满足生产需求。

8.高寒地区电力系统低碳灵活运行关键技术（能源学院）

【成果简介】团队从能源-环境耦合视角出发，面向高寒地区电网源、网、荷多个环节的技术挑战，在模型构建、调度控制、资源评估和激励机制多个层面开展技术攻关，攻克高寒地区电力系统低碳灵活运行若干关键问题，为破解高寒地区新能源消纳和可持续发展问题提供了有效支撑。项目成果近3年累计创造直接经济效益11.07亿元，节支总额0.85亿元，间接经济效益20.49亿元。以中国科学院周孝信院士为主任委员的鉴定委员会一致认为：“项目取得了多项具有自主知识产权的系列原创技术成果，有效提升了寒地电网运行灵活性，经济、社会、生态效益显著，项目整体达到国际领先水平”。

【技术指标】结合分布鲁棒机会约束与可行域放缩，将问题规模削减10倍以上，资源调度时间达到秒级，“聚合表征-调控建模-在线求解”全流程聚合调控方法使综合运营效益提升6.8%。

【典型应用】本项目研发的“高寒地区电力系统低碳灵活调控系统”可应用于省区电网调度系统。“虚拟电厂运营管理软件平台”可在虚拟电厂、综合能源服务商、负荷聚合商等区域性能量管理系统中部署和运行，将显著提高寒地电网灵活运行边界。

9.低成本高性能钠离子电池硬碳负极制备技术（航天学院）

【成果简介】由于钠具有资源丰富、价格低廉等优势，而且钠离子电池已展现出优越的快充性能、安全性和低温性能，使得钠离子电池成为一种潜在的低成本储能解决方案，有望解决锂资源短缺的问题。但是目前存在研发工艺不成熟导致的硬碳负极成本较高（锂离子电池负极成本的两倍）、硬碳负极首周库伦效率较低、硬碳材料的比容量和稳定性有待进一步提高等问题，严重限制了钠离子电池产业的发展。该技术采用廉价的煤沥青作为主前驱体，通过预氧化、高温碳化以及后处理工艺的优化，开发了多种低成本、高性能硬碳负极材料，以打破高质量硬碳主要依赖进口的局面。该技术精确控制硬碳材料的结构和性质，实现了更高的储能性能和更长的循环寿命，对于提高钠离子电池在大规模储能系统和低速电动车辆中的可靠性至关重要。

【技术指标】硬碳材料在0.1C电流密度下容量达到350mAh/g，首次库伦效率达到90%；生产成本降至3万元/吨以下，与普鲁士蓝等正极材料组成的钠离子电池的能量密度达到150Wh/kg，5000次循环后容量保持率依然维持80%以上，形成明显的市场竞争力。

【典型应用】技术可广泛应用于电子设备、电动车辆以及储能系统，已成功开展沥青基硬碳材料的大规模制备，为大规模储能和低速电动车辆等领域的应用奠定了坚实基础。

10.全固态锂金属电池制备技术（航天学院）

【成果简介】针对液态有机电解质的高挥发和易燃等缺陷导致的传统锂离子电池巨大安全问题，研发了具有高比能、高安全性、长寿命和高可靠性的全固态锂金属电池（ASSLB）。相比液态电池，全固态锂电池（ASSLB）的应用不仅提高了安全性、热稳定性和长期电化学性能，还进一步提高了能量/功率密度，降低了对封装和充电状态监测电路的要求，是突破电动汽车能量密度限制的重要途径。该技术通过对陶瓷电解质结构优化设计，制造出了竖直孔道有序排布的固态电解质，解决了陶瓷固态电解质界面接触性能差和活性物质负载量低的问题，实现了陶瓷固态电解质的大尺寸生长，为实现高比能、长循环寿命、高安全性全固态锂电池的实用化和商业化奠定理论和实验基础。

【技术指标】较传统液态有机电解质的锂离子电池，可同时减少40%的体积和25%的质量，将电池能量密度提高至500Wh/Kg，实现固态锂金属电池安全、稳定、长循环寿命（9A/g电流密度，28Ah容量，超过1000次循环），达到商业化应用标准。

【应用前景】该固态电解质技术可提升电池安全和续航，并有利于打造高电压平台、更高效的CTC技术和热管理系统。可广泛应用于动力电池、储能和消费电子等领域。

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