齐鲁大地以“世界首创”挑发展大梁

全球首座第四代核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站运行投产,全球首列碳纤维地铁列车投入商运,12英寸碳化硅衬底、超大尺寸铌酸锂晶体全球首发,全球运力最强固体火箭“引力一号”点火升空,柴油机热效率四次刷新世界纪录……
“十四五”以来,一系列领先科技成果从齐鲁大地诞生,走向世界。
钙钛矿里挖出“绿电”
钙钛矿是一种天然氧化物矿物,其光吸收能力高于硅基材料,且成本低廉,是第三代太阳能电池的主要原料。山东很早便积极部署相关研发项目,但电池耐高温等关键技术仍一度面临瓶颈。
经过艰苦攻关,山东能源研究院研究员逄淑平团队在这一领域取得了成果。逄淑平介绍,钙钛矿电池就是在玻璃上镀很多层膜,而每层膜所用材料的寿命都会决定电池的寿命。现有钙钛矿电池最上面的那层膜热稳定性最差。“为了替代这一层材料,榴莲视频APP下载观看官网计划打造新无极氧化物浆料,但这需要多支研发团队联合攻关,课题组并无足够的人手。”逄淑平说。
关键时刻,山东发布《关于推进钙钛矿太阳能电池产业发展的实施方案》。山东能源研究院被确立为推动钙钛矿太阳能电池产业发展的主要牵头单位,其主要任务即研发能够代替现有钙钛矿电池顶层材料的新型浆料。
在协同创新的推动下,新型浆料的研发进展顺利。然而,如何进一步实现整片钙钛矿电池产业化?这时候,钙钛矿太阳能电池科技示范工程出现了。
参与钙钛矿太阳能电池科技示范工程的单位组成了一个博采众长、联合研发的“大家庭”。经过规划部署,山东能源研究院与国家电投集团、山东能源集团被列入示范工程共建单位,并分别承担从基础研究到产业化的任务。经过一年多反复实验,山东百兆瓦钙钛矿太阳能电池中试产线面世。
山东能源集团钙钛矿太阳能电池项目实施负责人姜京福介绍,这是长江以北第一条,也是唯一的百兆瓦级钙钛矿太阳能电池产线。
当前,山东已经基本形成了单节钙钛矿太阳能电池的设计研发和生产工艺体系。山东省科技厅重大专项办公室相关负责人介绍,从原材料研发、溶液配方研发、工艺研发,再到后期的示范应用和产业化,山东钙钛矿产业集群正在朝全链条高质量发展迈进。到2027年,山东省将力争建立涵盖钙钛矿太阳能电池材料、设备、电池等各环节的产业链,支撑山东能源产业升级。
“磨刀石”里采出石油
地下石油并非像河流一样自由流动,有些低渗透油藏储存在地下数千米深的岩石缝隙中。这些储层岩石像磨刀石一样致密、坚硬,开采难度大。中国石化胜利油田CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)油藏开发研究高级专家张传宝心中一直有一个疑问——到底怎样才能把油从“磨刀石”里挤出来?
几十年来,张传宝和同事一直试图啃下低渗透油藏这一“硬骨头”。他们希望借助二氧化碳解决这一难题。张传宝说:“超临界二氧化碳独特的性能,使其能够更容易地进入低渗岩石的孔隙中。如果让它与原油混相为一种液体,原油的流动性就可以得到提升,继而有望提高油田的原油产量。”
经过努力,2022年,我国首个百万吨级CCUS项目中国石化“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”正式注气运行。该项目每年可减排二氧化碳约100万吨,产生的效果相当于植树近900万棵。
在齐鲁石化第二化肥厂,两个容积为4000立方米的巨型储罐静静矗立。据介绍,经过提纯处理的液态二氧化碳从这里出发,搭乘我国最长的二氧化碳输送管道一路向北,抵达109公里之外的胜利油田正理庄油田生产区。这些二氧化碳将被注入地下油藏封存,驱动更多石油产出。
胜利油田CCUS项目部经理于法珍介绍,该项目先后攻克低温计量、分压分注、高压混相驱油等多项关键核心技术。经过3年多的平稳运行,项目已累计注入二氧化碳超200万吨,区块日产油量由注气前220吨上升至450吨,实现产量翻番。
据估算,我国适宜二氧化碳驱油的石油地质储量约200亿吨。运用CCUS技术,有望增加可采储量约40亿吨、封存二氧化碳约100亿吨,碳减排效益巨大。
今年6月,在山东省科技大会上,中国石化“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”获山东省科学技术进步奖特等奖。“这离不开省、市各级管理部门营造的良好环境、提供的政策支持。”该项目负责人、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司总经理杨勇说,在相关部门的支持下,团队实现了一个个技术突破,为我国低渗透油藏高效动用、能源行业转型发展蹚出了路子、积累了经验。
氢产业里涌现“首创”
在山东港口青岛港,一艘外表“小巧”,却可轻易拖动巨轮的拖轮——“氢电拖1”引人注目。这是全国首艘氢电拖轮,也是全国马力最大、锂电池容量最大的港作拖轮。其创新搭载“氢燃料电池+液冷锂电池”混动系统,真正实现了零碳排放。
全国首艘氢电拖轮,是在“氢进万家”科技示范工程(以下简称“'氢进万家'”)加速推进的背景下诞生的。
2021年,科技部与山东省政府签署“氢进万家”科技示范工程框架协议。由此,山东成为“氢进万家”建设的先行者。该工程由山东省科技厅指导,国家燃料电池技术创新中心(以下简称“国创中心”)牵头实施。资料显示,4年来,围绕“制—储—输—加—用”五大环节,山东聚集氢能企业、科研机构超270家,成为国内氢能产业链最完整的省份之一。
从质子交换膜、催化剂等关键材料,到膜电极、双极板、电堆、空压机等燃料电池关键部件,再到50千瓦、110千瓦、200千瓦燃料电池发动机……国创中心的展厅从不缺乏“明星产品”。
山东海化集团建成工业副产氢高效纯化项目,实现纯氢供应超6吨/天;华电潍坊发电有限公司建成国内首个火电厂调峰电解水制氢项目,实现纯氢供应超10吨/天;潍坊市建成了国内首条按照城镇燃气标准设计的5.2公里次高压城镇输氢管道,开发了高精度天然气掺氢装备……山东省科技厅重大专项办公室有关负责人向记者透露,刚刚通过中期检查的“氢进万家”二期项目,已打造了众多国内领先和“中国首创”。
手握科技“硬成果”,才能挺起高质量发展“硬脊梁”——这是山东省科技系统强化关键核心技术攻关,增加高质量科技供给的内在逻辑。如今,山东正肩负“走在前、挑大梁”的使命担当,坚持创新驱动推动经济高质量发展,全力打造在全国有重要影响力的科技创新中心和创新策源地,不断塑造发展新动能、新优势。