美用黏土开发出高温超级电容器等

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在自然界里，黏土丰富而廉价，却能成为一种超级电容器的关键成分。据物理学家组织网9月3日报道，美国莱斯大学科学家用黏土和一种电解液混合，开发出一种既能当电解液又能当隔离板使用的“复合板”，可作为一种新型高温超级电容器。相关论文在线发表于9月3日的《自然·科学报告》上。

“多年来，研究人员一直想造出像电池和超级电容器这样能在高温环境下稳定工作的能源存储设备，但由于传统材料本身性质的制约，一直未能攻克难题。”莱斯大学材料科学家帕里柯·阿加恩说，“我们的革新是找到了一种能在高温下保持稳定的、非传统的电解质/隔离板系统。”

他们研究了欧洲和奥地利科学家于2009年开发的一种室温离子液（RTILs）。RTILs在室温下导电性较低，但加热后黏度会降低而导电性提高。黏土具有很高的热稳定性、吸附能力和渗透性，活性表面积也很大。通常用在石油钻探、现代建筑或钢铁铸造中。

研究人员把RTILs和自然界的斑脱土黏土等量混合，制成一种混合胶，将其夹在两层还原的氧化石墨中间，上下再装两个集电器，就成了一种超级电容器。经测试和电子显微图像显示，这种材料被加热到200℃时也没有变化，即使加热到300℃也只有很小的变化。

“材料的离子电导性在180℃之前几乎是直线增加，然后在200℃时达到饱和。”论文领导作者、莱斯大学机械工程与材料科学系研究人员阿拉瓦·瑞迪说。测试还发现，虽然在第一次充/放电中，其容量有轻微下降，但这种超级电容能稳定地通过1万次周期测试。在运行温度从室温提高到200℃后，无论电能还是功率密度都提高了两个数量级。

这种新型超级电容器拥有最佳的电容性能，能在几秒钟内充电而瞬间放电，一般的充电电池是缓慢充电，按照需要逐渐放电。理想的超级电容器能迅速充电、储电并按需放电。阿加恩说，它们能在200℃甚至可能更高的温度下稳定工作。这对于在极端环境下使用的充电设备是非常有用的，比如石油钻探、军队以及太空环境。

研究小组还将RTILs/黏土和少量热塑聚氨酯结合，制成一种薄膜，可以切割成不同的大小和形状，灵活适应多种设备的设计。

“我们的目的是克服传统液体或胶体电解液的限制，它们只能用在低温工作的电化能源设备中。”瑞迪说，“这项研究让人们能在更广泛的温度范围安全操作，而不必在能量、功率和周期寿命之间折中妥协，大大改善甚至消除了对昂贵的热量管理系统的需求。”

我国首创煤制芳烃4项技术 冉永平

笔者从中国华电集团获悉：由华电集团参与开发的煤制芳烃技术近日又获得国家知识产权局授予的4项国家专利，这项技术属于世界首创。目前，该项技术成果已经通过国家鉴定，现已上报国家专利申请21项，取得授权6项。此举标志着我国已经成功掌握了这一新技术的核心知识产权。据悉，华电集团规划在陕西省榆林市建设世界首套百万吨煤制芳烃工业示范装置，计划于2016年投产。

煤制芳烃技术由华电集团与清华大学联合开发。华电集团总经理云公民表示：“华电集团十分重视煤炭资源清洁高效利用。煤制芳烃技术的成功开发，开创了煤基能源化工新途径，对我国石油化工原料替代具有重要意义。”

芳烃是大宗基础有机化工原料，目前我国年消费量超过2000万吨，是化纤、工程塑料及高性能塑料等的关键原料，广泛用于服装面料、航空航天、交通运输、装饰装修、电器产品、移动通讯等。目前芳烃97%以上来源依赖于石油原料，其价格与石油价格正相关，常年居高不下。中国石油和化学工业联合会副会长周竹叶说：“煤制芳烃技术填补了国际空白，是我国现代煤化工科技领域的重大突破，对推进石油和化工原料多元化进程具有重要的意义。”

据介绍，经过10余年的技术攻关，清华大学率先在国际上开发成功甲醇制芳烃的催化剂和便于大型化工业生产的流化床甲醇制芳烃的连续反应再生技术。为了加快实现技术的产业化，清华大学与华电采取“以企业为科技创新主体，产学研相结合”的方式共同开发成套工业技术。2012年，全球首套万吨级甲醇制芳烃工业试验装置在华电煤业陕西榆林煤化工基地建成。2013年1月投料试车成功，2013年3月18日，技术通过国家能源局委托中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会专家一致认为，此项技术总体处于国际领先水平。

煤制芳烃技术的研发自始至终都贯穿着“绿色化学”的理念，煤基甲醇生产工艺经历了脱硫、脱氮处理，使产生的芳烃不含硫氮等杂质。

我国煤炭资源多数分布在西部地区，该技术的工业化还将带动配套下游聚酯、化纤、纺织等产业的发展，将极大地促进中西部煤炭资源富集地区承接东部产业转移，带动区域经济发展。