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美科学家研发新型材料热交换器,让太阳能热发电成本更低
信息来源: 发布日期:2018-11-05 阅读次数:1031
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     创芯聚智 共享生态——开创产业发展新未来

    20181023日下午,第十五届中国国际半导体照明论坛暨2018国际第三代半导体论坛开幕大会在深圳会展中心隆重召开。大会以“创芯聚智 共享生态”为主题,吸引了来自海内外半导体照明,第三代半导体及相关领域的专家学者、企业领袖、行业机构领导以及相关政府官员的积极参与,共同论道产业发展。

    参加开幕式的领导 

    本届论坛由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)、第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、深圳市龙华区人民政府主办,国家科学技术部高新技术发展及产业化司、国家科学技术部国际合作司、国家工业与信息化部原材料工业司、国家节能中心、深圳市科技创新委员会和张家港高新技术产业开发区特别支持,深圳市龙华区经济促进局、深圳市龙华区科技创新局、深圳第三代半导体研究院、北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司承办。

      

    大会现场

     

    菁英汇聚  创芯聚智

    作为半导体照明领域年度国际盛会,中国国际半导体照明(SSLCHINA)系列论坛到今年已是第十五届,其已发展成为半导体照明领域最具规模、参与度最高、口碑最好的全球性专业论坛。更是行业发展的风向标,引领全球半导体照明产业发展新趋势。国际第三代半导体论坛(IFWS)则是第三代半导体产业在中国地区的年度盛会,是前瞻性、全球性、高层次的综合性论坛。在延续往届成功经验基础之上,两大盛会交相辉映,将热点前沿一网打尽,合力为业界献上一场年度饕餮大餐。 

    大会由全国政协教科卫体委员会副主任、第三代半导体产业技术创新战略联盟指导委员会主任、国际半导体照明联盟(ISA)主席曹健林担任大会中方主席,美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授、2014年诺贝尔物理学奖得主中村修二与美国国家工程院院士、加州大学教授、Transphorm联合创始人Umesh Mishra共同担任大会外方主席。半导体照明联合创新国家重点实验室主任、国家半导体照明工程研发与产业联盟研发执行主席李晋闽主持了开幕环节。

     

    李晋闽主持开幕  

    出席开幕式的领导嘉宾有:大会主席、2014年诺贝尔物理学奖得主、美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授中村修二,大会主席、美国国家工程院院士、美国加利福尼亚大学杰出教授、Transphorm董事长Umesh Mishra,中国科学院院士、南京大学电子科学与工程学院教授郑有?,中国工程院院士、北京有色金属研究总院名誉院长屠海令,中国工程院院士、中车株洲电力机车研究所有限公司董事长丁荣军,国家科学技术部高新技术及产业化司副司长曹国英,国家节能中心副主任杨博,广东省科技厅副厅长李旭东,深圳市人民政府副秘书长刘佳晨,深圳市科技创新委主任梁永生,深圳市龙华区委常委、区政府常务副区长、党组副书记张纳沙,大会程序委员会主席、厦门大学校长张荣,深圳第三代半导体研究院院长赵玉海,悉尼大学教授、澳大利亚和新西兰照明工程学会前副主席Warren Julian,美国智能照明工程技术研究中心主任、美国伦斯勒理工学院教授Robert KARLICEK,第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长、国家半导体照明工程研发及产业联盟秘书长吴玲。 

    此外来自科技部、发改委、广东省科技厅、深圳市人民政府、深圳市科创委和北京市顺义区、张家港、杭州、长治、石家庄等地发改委、科技局及高新产业园区等政府部门代表,来自北京、天津、宁波、厦门、广州、深圳等地的行业组织代表,来自海内外半导体照明及第三代半导体及相关领域的知名专家学者、企业领袖、行业组织领导、投资机构以及数十家媒体朋友们出席了本次盛会。 

    开幕式上,论坛程序委员会主席、厦门大学校长张荣教授首先介绍了本届论坛的组织情况,并向为论坛筹备建言献策的各位专家表示衷心的感谢。

    张荣教授讲话 

    产业的发展离不开各方的支持,科技部一直致力于推动我国科技创新以及战略性新兴产业的发展,并制定了诸多支持性的政策。科学技术部高新司副司长曹国英为大会致辞,并对论坛的召开表示祝贺。他表示,国家层面在积极部署发展第三代半导体,无论是产业的发展还是技术的发展,不仅仅取决于创新的深度和高度,创新的广度也非常重要,要充分调动社会方方面面的创新资源,逐渐形成产业集群式发展。从战略角度来看,更要考虑如何通过第三代半导体实现在电子材料方面实现一个跨越。

    太阳能的利用方式不仅可以通过农场或者屋顶的太阳能光伏板发电,还可以利用太阳热能集中发电。

     

    最近,美国科学家研制出一种新型材料和制造工艺,可以更好地促进太阳能热能有效发电。

     

    美国普渡大学的研究小组表示,这种新型材料和制造工艺,可以使利用太阳能(即热能)发电的方法变得更加高效可行。

     

    普渡大学材料工程系教授Kenneth Sandhage说:“以热能的形式储存太阳能,比以电池的方式储存能量的成本更低,因此下一步是降低太阳能热发电的成本,同时减少温室气体排放。”

     

    这项研究是普渡大学与佐治亚理工学院、威斯康星大学麦迪逊分校和橡树岭国家实验室合作完成的,发表在近期出版的《自然》杂志上。

     

    集中式太阳能热发电站通过使用镜面或者透镜将大量光线聚集在一个小区域,从而将太阳能转化为电能,产生的热量被转移到熔盐中。熔盐的热量随后被转移到一种“工作流体”——超临界二氧化碳,该流体会膨胀,工作过程中使得涡轮机旋转发电。

     

    为了有效降低太阳能热发电成本,涡轮发动机需要以同样的热量产生更多的电能,这意味着它运行时温度更高。该过程的技术瓶颈是热交换器,它是将热熔盐的热量转移到“工作流体”。

     

    目前,热交换器是由不锈钢或者镍合金材料制成,在理想高温条件和超临界二氧化碳高压下,这些材料将变软。

     

    Kenneth Sandhage的设计灵感来自于之前与同事制造的“合成材料”,该材料用作制造固体燃料火箭喷嘴,它可承受高温高压。Kenneth Sandhage和来自麻省理工学院的Asegun Henry合作,设计出了一种类似的合成材料,制造更硬的热交换器。

     

    陶瓷碳化锆和金属钨,这两种材料结合为复杂材料可产生意想不到的效果。普渡大学研究人员制作了陶瓷金属复合材料板材,基于佐治亚理工学院Devesh Ranjan带领研究小组设计的模拟通道,显示该复合材料板材可用于定制通道,实现热量转换。

     

    橡树岭国家实验室Edgar Lara-Curzio研究团队对该复合材料进行了机械测试,威斯康星大学麦迪逊分校Mark Anderson研究团队进行了腐蚀测试。这些测试表明,这种新型复合材料可定制化适应超临界二氧化碳的高温和高压条件,从而比当前热交换器更有效地产生电能。

     

    佐治亚理工学院和普渡大学研究人员的一项分析表明,与不锈钢或者镍合金热交换器相比,使用新型材料制造的热交换器能以同等或者更低的成本实现规模化生产制造。

     

    Kenneth Sandhage表示,这一技术创新是太阳能发电与化石燃料发电直接抗衡的重要环节,随着技术不断发展,该技术将帮助可再生的太阳能大估摸向电网领域延伸渗透,这意味着电力生产中的二氧化碳排放量将大幅减少。

     

     

    (据中国科学报相关报道编辑)