深圳市國創新能源研究院

深圳市國創新能源研究院（簡稱研究院）是一家由新能源新材料領域的海外專家及入圍“千人計畫”的海外學者，聯合中國工程院等頂級學術機構，共同創立的新能源和新材料領域的研究機構。

基本介紹

• 中文名：深圳市國創新能源研究院
• 成立：2013年7月
• 一所：以新能源創新科技研發為己任
• 國際化、：創新型、高科技研發與產業化機構

國創簡介

深圳市國創新能源研究院正式成立於2013年7月，是一所以新能源創新科技研發為己任、以技術成果產業化為目標的國際化、創新型、高科技研發與產業化機構。國創新能源研究院旨在以強大的產業網路與資本市場為後盾，集聚國內外創新資源，推動技術研發國際化，促進技術成果產業化，提升中國在新能源、節能環保、新型材料及先進生產製造相關技術領域整體產業競爭力。

國創新能源研究院將始終秉承“創新導向，需求牽引，統籌兼顧，以人為本，跨越式發展”五項原則，將改善民生技術開發作為根本落腳點，將創新型人才隊伍和創新環境建設作為根本任務，以“科學家治院”的國際化創新科技管理模式吸引和維持世界級創新型人才庫，努力構建成為在國際新能源領域具有重要影響力的研發中心。

發展戰略

◇ 研究院主要任務

技術創新 ==> 人才聚集 ==> 企業孵化 ==> 國際合作

◇ 研究院發展階段

• 第一階段，研究院建立對研究院的發展起支撐和推動作用的三個戰略性高科技研發平台。
  平台一：戰略性高通量新材料篩選和新能源器件最佳化平台；
  平台二：現代微納製造技術平台
  平台三：可規模化納米材料製備和分析平台
  
• 第二階段，研究院以三個平台為基礎建立起五個工業技術研發中心，通過積極招攬國際技術創新人才，建立多個研發部門，形成一個完整的、部門間互相支持的產業化高科技研發體系，並逐步開展已取得階段性成果並可直接產業化的研發項目。
  

◇ 五個工業技術研發中心

一. 清潔能源技術研發中心

太陽能部 | 氫能源部 | 生物能源部 | 清潔燃燒部

二.能效技術研發中心

建築節能部 | 固態照明部 | 電能儲存部| 工業節能部

三.水資源技術研發中心

節水工程部 | 水環境部 | 海水淡化部

四.功能材料技術研發中心

電光材料部 | 化工材料部

五. 先進制造技術研發中心

雷射製造部 | 微納製造部

核心團隊

茆勝博士 院長—————————————————美國伯克利加州大學博士

保羅-巴若思 資深副院長 ———————————————英國倫敦大學博士

瑪麗-伊莎貝拉 巴拉頓 資深副院長——————————— 法國國家科學研究院博士

項目簡介

節能電磁加熱設備技術

研究內容包括進行電磁加熱設備（例如商業廚房設備）電磁學與傳熱學的模擬研究，進行節能型電磁加熱設備的原型設計與製造，及原型設備測試、最佳化、與節能研究。

電磁加熱是通過電磁場直接作用於被加熱導體（電流通過線圈產生磁場），沒有燃燒明火，加熱效率可達90%以上，大大優於傳統的加熱方式。電磁加熱，即通過整流電路將50Hz的交流電變成直流，再通過控制電路將直流電轉換成頻率為20-40 kHz的高頻電流，藉助磁感應線圈形成高頻交變磁場，當磁場內的磁力線通過含鐵金屬器具時，使加熱部位金屬體內產生交變電流（即渦流），渦流使加熱部位鐵分子高速無規則運動而產生熱能，使器具本身自行快速發熱，從而將電能轉換為熱能。

節能——電磁加熱通過加熱體內部分子直接感應磁能而生熱，是一種內熱加熱方式（而電阻加熱通過電阻線圈通電直接發熱，以熱輻射方式從外到內加熱）。電磁加熱較電阻加熱，熱啟動時間短，火力集中，熱損失小，等負荷條件下節電30-70%；較燃煤、燃油和燃氣等加熱過程，熱利用率高出30-70%。

環保——電磁加熱不消耗環境中的氧氣，不產生CO、NOx等有害燃燒廢氣和煙塵排放，沒有噪音；由於熱量聚集於加體內部，外部熱量耗散損失極少，對環境和人體沒有溫升影響。

安全——電磁加熱部件採用耐高溫電纜線繞制，利用電磁禁止設計，無電磁泄漏；不接觸被加熱體，沒有漏電危險，且電纜本身不產生熱量，表面溫度近乎環境溫度，壽命達10年以上。

智慧型——電磁加熱由於線圈本身不發熱，熱慣性低，較電阻加熱易於精確控制。

研究院項目團隊從電磁場和傳熱學基本原理出發，對電磁加熱設備進行數位化明火仿真，對特定加熱過程，最佳化電磁感應加熱設備的設計參數，獲得最佳設備結構（例如幾何形狀及線圈盤繞布局）和材料的組合，在最大程度上節省電能消耗。數值模擬和參數最佳化包括兩個主要方面的內容：

（1）電磁加熱設備結構最佳化（例如，根據加熱區電磁場參 數及傳熱學原理進行系統化結構設計）。

（2）電磁加熱設備材料最佳化（例如，最佳化導電和磁感應復 合材料的選擇）。

項目背景

• 綠色環保，節約成本，已成為未來商用廚房設備的發展趨勢。
  
• 國家採取措施強化節能技術推廣，但中國高耗能商用廚房設備的現狀還沒有得到改善。
  
• 中國商用廚房設備企業數以千計，但現有產品技術含量低，標準化產品被國際品牌壟斷。
  
• 對於節能、綠色商用廚房設備（高功率電磁加熱設備），中國不掌握核心設計與材料技術。
  
• 中國綠色商用廚房設備製造商從國外進口關鍵部件。
  

孵化的製造企業

深圳國創名廚商用設備製造有限公司

註冊地點：深圳市福田區

研發生產和銷售節能商用廚房設備，滿足中國各大菜系多種烹飪需要，也滿足酒店、餐館和各類食堂的不同要求。打造低噪音、低能耗、無明火、低排放等節能低碳型綠色廚房。

石墨烯儲能技術

石墨烯是當前全球研究熱點的新材料，它是一種套用潛力非常廣泛的新型碳材料。國內外的研究已經證明石墨烯具有許多優異的性能：超高的導電性（超過銅），優異的導熱性，高的機械強度（超過鋼）和柔韌性，超大的比表面積，密度低，質量輕（比銅低4倍），化學和熱穩定性好等。其在新能源領域，特別是半導體產業，光伏產業，鋰電產業，以及航天，軍工等傳統和新興領域都將帶來革命性的技術進步。

石墨烯一個重要套用是在儲能材料上，包括充電電池和超級電容器。研究表明石墨烯的高導電性和高表面積可以極大提高儲能材料的能量儲存密度和功率密度，用石墨烯取代鋰電池中的石墨電極可以大幅度提高電池的使用時間和實現快速充電。鋰電池的石墨電極需求量在2萬噸以上並高速增長，以石墨烯取代10%的傳統石墨材料計算，其市場需求將達到10億元人民幣，並將快速增長。然而，石墨烯尚無法大規模生產，小量樣品售價高達數百美元一克。如何大批量，低成本生產高質量的石墨烯是制約石墨烯套用在儲能材料上的主要瓶頸。需要將石墨烯價格降低到每公斤2千人民幣甚至更低才能使石墨烯真正用在電極材料的商業化生產上。

本項目依託團隊開發的獨特石墨烯生產技術，計畫實現石墨烯及其衍生產品的工業化大規模生產，用於鋰電池和超級電容器的電極材料。

1) 項目研發方向

● 石墨烯的大批量工業化製備技術的開發

● 根據套用領域，開發不同石墨烯的衍生產品：

多孔石墨烯儲能材料的開發（高比表面的多孔石墨烯的製備），主要用於超級電容器的電極材料。

石墨烯複合儲能材料的開發，如主要用於鋰離子電池負極材料的石墨烯/矽納米顆粒複合材料的開發。

2) 項目主要技術路線

◎ 石墨烯大批量工業化製備技術

主要採用鱗片狀石墨作為原料，採用研究院開發的高效分步石墨烯剝離製備工藝。

◎ 高比表面積多孔石墨烯的製備技術

採用研究院開發的催化技術，對石墨烯深加工，製備高質量的多孔石墨烯。孔徑2-50納米，孔密度>30%。具有更高的表面積和更好的導電性。

◎ 石墨烯複合材料的批量製備技術

使用多孔石墨烯，採用化學沉積工藝生成石墨烯複合材料。

可再生能源智慧型併網技術

研究內容包括太陽能智慧型併網軟體構架設計和硬體線路圖的設計與最佳化，編寫太陽能智慧型併網軟體，引入實時數據採集、反饋、和控制功能，進行軟體和硬體的集成，研製出具有平穩上網功能的太陽能智慧型併網設備。

智慧型電網——智慧型電網指電網智慧型化，通過套用和融合先進的測量技術、感測技術、控制技術、計算機和網路技術、信息與通信技術等，採用智慧型化的開關設備、配電終端設備，實現配電網在正常運行狀態下完善的監測、保護、控制、最佳化和非正常運行狀態下的自愈控制，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。

微網——由分散式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統， 微網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可孤立運行，也可與外部電網併網運行。微網靈活、系統地將分散式電源與本地負荷組成一個整體，通過柔性控制降低分散式電源直接併網對電力用戶的影響。

分散式發電——將小型發電系統分散布置在用戶(負荷)現場或用戶附近，利用各種可再生或非可再生能源的一種發電方式。具有靈活、分 散、小型、靠近用戶和合理使用清潔能源等特點，可改善電能質量、提高供電可靠性、減少輸電損耗、提高能源利用率及減輕環境污染，是未來供電的發展方向。

從分散式發電—微網—智慧型電網的實現，研究院開展一系列研究工作：

1) 關鍵技術

• 安全的信息互動；
  
• 可靠的信息和數據採集；
  
• 微電網接入大電網後的運行控制和保護；
  

2) 智慧型設備

• 智慧型開關、智慧型變壓器、儲能、分散式接入設備、線上監測和通信設備等。
  

研究院已與“浙江省嘉興光伏高新技術產業園”達成戰略合作夥伴關係，並在嘉興市開展分散式發電和智慧型微網技術的推廣套用，目已與浙江嘉興簽訂50MW的分散式光伏發電項目開發的意向性合作協定。

超絕熱材料技術

1) 研究背景

固態超隔熱氣凝膠的隔熱保溫性能使得它在建築保溫材料、石油化工保溫材料、以及交通運輸、航空航天、和冷藏保溫材料等領域有強大的套用潛力。例如，作為保溫隔熱材料，氣凝膠可用於綠色建築、石油化工管道、及太陽能光熱系統管道保溫，工業用高溫爐、船用大功率發動機、和超聲速飛行器的隔熱等；作為防火分隔材料，可用於高層建築、大型船舶的防火等。

超隔熱氣凝膠材料作為材料領域的一個大突破， 大大領先於同類產品。研究院團隊有產品開發的技術儲備，主要研究者有中美多年的工作經歷，培養過超隔熱氣凝膠材料領域的博士，熟悉國際市場需求與技術發展。

2) 項目研發方向

超隔熱氣凝膠材料低成本工業化製備技術的開發

超隔熱氣凝膠基礎製備方法是化學合成中的溶膠凝膠法，在常溫常壓下，前驅體經催化作用形成溶膠凝膠。接下來的工藝過程形成二種產品。

塊狀氣凝膠產品——將凝膠放入有保護薄膜的模具中，然後通過超臨界乾燥製備成為符合形狀要求的塊狀隔熱保溫材料。保護薄膜厚度不到整個材料結構的1%，對氣凝膠材料的影響不到0.5%。這樣製造出的隔熱材料熱導係數大約是0.01W/mK。

粉末狀氣凝膠與毛氈的複合物——將凝膠與毛氈混合，然後通過冷凍乾燥的方法得到氣凝膠粉末-毛氈的複合物。這樣製造出的隔熱材料熱導係數大於0.01W/mK，但可以做成各種形狀，並可以變形扭曲。

太陽能光催化技術

研究內容包括進行納米金屬氧化物材料的合成研究，進行納米金屬氧化物的改性，包括摻雜，合金，和表面修飾以達到吸收可見光的性能，進行具有可見光吸收功能能的納米金屬氧化物材料光催化性質的研究。

水與空氣淨化技術

研究內容包括進行二氧化鈦納米材料的合成研究，合成具有不同摻雜成分和微觀結構的二氧化鈦納米材料，測試其分解有機分子的能力，搭建和測試利用二氧化鈦納米材料分解有機分子的水與空氣淨化設備原型。

有機LED固態照明技術

• OLED的基本結構包括透明半導體陽級，空穴傳輸層，有機半導體發光層，電子傳輸層，和金屬陰極。當電流通過時有機材料發光，依其配方不同產生紅、綠、藍等不同顏色。
  
• OLED的特性是自己發光（不需要背光），可視度和亮度高，電壓需求低，節能效率高，而且重量輕、厚度薄。
  
• 21世紀最具前途的高科技產品之一：作為固態節能照明和平板顯示器件，可以製造任意大小及形狀發光平面。
  
• 核心技術：OLED微納尺度結構。
  

研究內容包括進行混合型有機-無機LED器件的設計及光學性能分析，進行具有微納結構的混合型有機-無機LED器件的製備，測試及最佳化具有微納結構的混合型有機-無機LED器件。研究院計畫實施的研發項目需要通過研究院技術委員會對項目技術可行性的評估和研究院產業化委員會對項目產業化前景的評估。研究院規劃所開展的研發項目在不超過兩年的時間內可以產業化。研究院對已實施的研發項目實行季度審查制度，根據項目進展程度及可能的市場變化，若有必要研究院將對已實施的研發項目進行調整。

餘熱利用技術

研究內容包括進行有機工質熱力學循環的模擬，搭建有機工質餘熱利用原型設備，測試及最佳化有機工質餘熱利用設備的性能。