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重庆大学这个跨学科研究“天团” 引领清洁能源研究前沿

原标题:重庆大学这个跨学科研究“天团” 引领清洁能源研究前沿  来源:重庆大学    如何低成本地从水中获取氢,进而转成氢燃料电池;如何高效节能地通过微生物发酵,让餐厨垃圾等有机废弃物转化为氢气、甲烷等清洁能源……在前沿科研领域,“跨界合作”已成为趋势

  原标题:重庆大学这个跨学科研究“天团” 引领清洁能源研究前沿

  来源:重庆大学

  

  如何低成本地从水中获取氢,进而转成氢燃料电池;如何高效节能地通过微生物发酵,让餐厨垃圾等有机废弃物转化为氢气、甲烷等清洁能源……在前沿科研领域,“跨界合作”已成为趋势。

  近期,我校能源与动力工程学院院长廖强教授牵头的“多相反应流传递与转化调控”科研团队成功入选国家自然科学基金创新研究群体。

  

      国家自然科学基金创新研究群体项目设立于2000年,旨在支持优秀中青年科学家为学术带头人和研究骨干,围绕某一重要研究方向合作开展创新研究,培养和造就在国际科学前沿占有一席之地的研究群体,是目前我国学术影响力最大、竞争最为激烈的人才计划类项目。

  

  这是我校时隔6年后再次入选该项目,也是重庆大学第4个入选团队。

  该项目的获批标志着我校能源利用与工程热物理的学科优势和特色得到了充分的肯定。这也是学校利用自身理工科门类齐全、实验室基础雄厚等优势,将不同学科的优秀人才汇聚在一起,提高科技创新能力的重要体现。

  

  

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  凭借清洁、高比能量、高能量转换率、运行无噪音等优势,氢燃料电池被现代工业视为最理想、潜力最大的新能源技术。氢燃料电池汽车作为新能源汽车的主要技术路径之一,近年来发展势头迅猛。尽管如此,氢燃料电池汽车仍存在成本高的劣势,未来仍需进一步攻克相关技术难题,才能使其真正“飞入寻常百姓家”。

  

  “地球上的氢元素虽然十分丰富,但主要以水的形式存在。”化学化工学院院长魏子栋教授介绍,目前,电解水制氢因电费花费高导致其和化石燃料重整制氢相比,没有价格优势。然而,随着廉价可再生能源的普及和电解水催化剂的技术突破,基于可再生能源的电解水制氢,以及氢燃料电池是未来新能源技术的发展方向。

  

  “氢燃料电池同样面临降低成本的挑战。”魏子栋举例称,目前,先进的燃料电池仅使用一枚铂金戒指所含贵金属的量,就能推动一辆小轿车。尽管如此,但是铂的储量非常有限。开发高效、低成本、可持续的替换铂等贵金属的燃料电池技术是其商业化的关键。“我们正在通过与能源与动力工程学院、生物工程学院等专家联合,多学科、跨领域联合攻关,以实现这一目标。”

  

  据了解,我国70%的发电量仍然靠燃煤电厂,而煤燃烧排出的废气,尤其是二氧化碳对环境影响日益显著,温室效应就是其中之一。

  在廖强教授团队所在的低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,恒温室里用各种器皿培养着绿色的微藻,只有微米级别大小的微藻就像一个细胞工厂,可以源源不断地把二氧化碳以及废水中的氮、磷等废弃物质转化为富含油脂、碳水化合物、蛋白质的生物质。

  “油脂可以被转换成生物柴油,替代我们现在所依赖的化石燃料。虽然微藻有这么大的潜力,但目前微藻能源转化还存在能耗高等重大瓶颈。”廖强教授介绍,为了降低能耗,他们将多相流传递强化理论应用于高效微藻光生物反应器开发,并充分利用太阳能来代替微藻能源转化过程对电能及其他能量的依赖。

  

  

  在我校能源与动力工程学院的这间实验室,夏奡教授与同事们通过微生物发酵,餐厨垃圾等有机废弃物将被转化成为氢气、甲烷等清洁能源。

  夏奡教授介绍,他们发现在自然中的微生物转化制备燃料的效率偏低,通过和生物工程学院团队的深入合作,获得了改良菌株。此外,他们还将借助多学科交叉的优势开展新型仿生反应器的研究。

  “白蚁是非常高效的生物系统,对木质纤维素类生物质废弃物降解速率快,我们通过深入研究白蚁的消化过程机理,解析白蚁消化系统的关键物理结构、复合菌与生物酶的协同关系等,构建新型仿生反应器,以实现生物质废弃物的高效转化制备燃料。”生物工程学院院长蔡开勇称,通过学科交叉研究,团队有望在白蚁消化系统代谢路径解析、高效工程菌株构建方面取得突破。

  

  

  “我们团队有18名具有交叉学科背景的核心学术骨干。大家各显神通,在生物质能利用、电化学能源转化等领域深耕钻研。”能源与动力工程学院朱恂教授介绍,团队每位老师和学生多有自己所擅长的方向和领域,团队跨学科交叉,强强联合,在前沿科学研究的项目上共同解决相关的科学问题。

  

  “多相反应流传递与转化调控”科研团队依托工程热物理国家重点学科、动力工程及工程热物理一级博士授权点、低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室、化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室和生物流变科学与技术教育部重点实验室,共同围绕能源高效清洁转化和利用中多相反应流传递与转化调控的关键热物理基础科学问题和应用技术问题,长期致力于多相流热质传递强化与调控、多相化学反应流传递调控和多相生物转化过程强化等方面的交叉前沿和应用基础研究。在国内外享有盛誉,在国际SCI刊源学术刊物发表论文960多篇。

  未来,该团队将进一步面向我国能源革命和能源产业升级的挑战,开展复杂和极端条件下多相流传热强化与调控理论、微尺度多相传递与反应调控理论及技术、生物质多相反应过程传递调控及定向转化理论、自然生物系统传递及转化过程仿生理论及方法等方面开展原创性研究,进一步引领学科方向发展,取得世界一流的科研成果。

  “十三五”期间,我校科技创新各项关键数据均实现“倍增”,国家级标志性人才从66人次增至158人次,在国家科技进步一等奖、大科学装置培育、《Nature》《Science》正刊论文等方面也取得历史性突破。

  

  文字来源:重庆发布 

  视频来源:重庆卫视  

  整理:党委宣传部  

  图片:杨宸瑄 

  编辑:杨婧宇

  

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