新奥中高温热电技术跻身世界先进行列

【导读】 今日材料工艺一小步,未来产业升级一大步。新奥是国内首家致力于中高温(400~600℃)热电技术研发并进行应用化研究的企业,技术达到国际先进水平,瞄准全球热电材料研究的最前沿,正在实现行业内的弯道超车乃至局部领跑。

4月19日是星期天,正值24节气中的谷雨,春意正浓。在位于河北廊坊新奥科技园的新奥热电材料实验室里,研发人员们正在加班加点进行实验测试:他们自主研发的基于方钴矿的热电材料,ZT值工业化水平已经达1.39;基于该材料的热电模块转换效率超过8.5%,在连续1000小时的性能测试中显示出输出稳定、低衰减、无噪音等优异性能。这预示着新奥该项技术已经达到国际先进水平。

在制备车间的产品展台上,摆放着不同形态的热电材料、电极模块以及热电器件样品。研发人员告诉记者,据行业调研和公开资料显示,国内外热电转换效率普遍在8%以下,新奥科研团队经过不懈探索,已经成功突破行业技术瓶颈,拥有了高性能材料组分的配方,掌握了相关材料及模块的制备核心技术,独创了热电模块防扩散层和稳固焊接工艺,从而具备了高性能热电材料、模块、器件全流程生产和检测能力。

材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与信息、能源并称为当代文明的三大支柱。人们对材料的认识和利用的能力,决定着生产力水平和生活质量。高性能材料创新,将会在工业、能源、航天、医疗等领域引发颠覆式变革。

新奥能源研究院热电材料项目负责人告诉记者,热电行业内虽然有很多研发机构,但研究大多局限在300℃以下的低温领域。新奥是国内首家对中高温(400~600℃)热电技术研发并进行应用化研究的企业,不仅具备了定制化产品开发制备和专业化检测能力,而且关键技术指标已经达到欧美、日本等国际先进水平,制造成本也随着原料国产化实现了大幅下降。

技术突破的背后是智力和资源的高度聚焦和耦合。截止目前,新奥组建形成了一支由海外高层次专家带队、学科完整的专业化研发团队,在学习借鉴全球行业经验的基础上,建成了国际一流水平的研发平台,拥有专业化实验室及配套的先进仪器设备,形成多项核心专利成果。目前团队仍在快速壮大,瞄准全球热电材料研究的最前沿,正在实现行业内的弯道超车乃至局部领跑。

材料工艺一小步,装置升级一大步。新奥科研团队不仅在热电材料领域有重大突破,而且涉及能源新材料多个领域,并且已在新奥内部成功应用落地。2019年,新奥自主建成中国首座中等规模托卡马克聚变实验装置。材料团队不仅制备了满足装置壁处理需求的硼膜,为聚变获得高纯等离子体提供了保障,而且还开发了薄硼靶和厚硼靶制备技术,解决了氢硼聚变物理验证实验核靶的需求难题,特别是微米自支撑硼靶属国内首创;另外,在深层地热领域,为延长钻井用的等离子炬使用寿命,材料团队自主研发了阴极材料,使用寿命超过行业同类产品3 倍以上,从而使等离子炬寿命实现跨越式倍增。

新奥能源研究院院长陈培培博士表示,能源新材料是战略新兴产业发展的基石,也是支撑能源变革的“发明之母”和“产业粮食”。新奥科研团队将不忘初心,砥砺前行,持续开展热电材料技术创新,为我国清洁能源创新与产业升级做出新的更大贡献。同时,也期待与国内外科研机构同行密切交流合作,联手推进高性能热电材料产业化进程,共同探索与见证未来能源的神奇力量!

延伸阅读:新奥能源研究院简介

新奥能源研究院成立于2006年,隶属新奥集团,专注于清洁能源技术创新。过去十余年,已在煤基低碳能源与泛能网等技术领域取得重大突破,达到国际领先水平。现致力于无碳能源技术创新,重点布局能源新材料、紧凑型聚变、深层地热等技术。

新奥能源研究院拥有煤基低碳能源国家重点实验室、海外高层次人才创新创业基地、国际科技合作基地、国家认定企业技术中心等科研平台,建有大型产业化示范基地;拥有500多人的专业化科研团队,其中海外高层次人才20多名,曾获“十一五”国家科技计划执行优秀团队、河北省“巨人计划”创新创业团队等荣誉称号;截止2019年底,先后承担国家973/863计划、国家科技支撑项目、国际科技合作项目、国家重点研发计划等30多项,累计申请专利1900多项,其中申请发明专利1100多项,已授权专利1300多项,其中已授权发明专利600多项。