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【材料日报】氢热电联产系统,微电极可自动分类神经信号,锂金属负极促进电动汽车发展

 前沿材料 2020-09-17

全球首个市区内以氢为燃料的热电供应系统实证试验启动

▲氢热电联产系统的成套设备

▲氢热电联产系统成套设备的俯瞰图

2017年12月11日,日本NEDO宣布,在其事业下,株式会社大林组(以下简称“大林组”)和川崎重工业株式会社(以下简称“川崎重工”)将开始进行全球首个市区内的、以氢为燃料向附近的公共设施供应热和电的系统实证试验。

大林组与川崎重工于12月10日在神户人工岛港地域完成了实证成套设备的建设,今后将针对系统的稳定性和操作性进行实证。

氢作为一种不排出二氧化碳的清洁能源能够被用于各种各样的领域,例如通过燃气轮机进行发电,用于燃料电池汽车等。NEDO为了推进氢利用,一直在努力进行技术开发,帮助构建真正的供应链、确立能源供应系统。

大林组与川崎重工于12月10日在神户人工岛港地域建设完成了实证成套设备——1MW级别氢燃气轮机发电设备“氢热电联产系统(氢CGS)”。该氢CGS既可以只用氢气作燃料,也可以使用氢气和天然气任意配比后的混合气体为燃料。研究人员将通过实证试验,确认设备的燃料稳定性和操作性。

另外,在该实证试验中,氢CGS生成的热(蒸汽)和电将被供应给附近4所公共设施,以确认地域社区内能源优化控制系统的操作性。为了综合管理并从经济和环境视角来优化控制燃料“氢”、“天然气”以及社区内使用的“热”“电”,研究人员开发了综合型能源管理系统,此次实证试验还将进行该系统的验证。

NEDO表示,今后将推进各设备和机器的试运转,从2018年1月下旬开始进行实证运转,并从2月上旬开始向附近设施进行热、电的试验性供应。

美国LLNL开发微电极可自动分类神经信号

2017年12月12日,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)官网公布消息称研发人员开发的微电极可以自动分类神经信号。

研发人员希望通过这项研究能够更好地了解神经元如何交流、大脑如何学习和运作,以及深入了解脑部疾病的治疗方法。

▲项目研发人员

劳伦斯利弗莫尔国家实验室生产的薄膜微电极阵列已经开发了一种自动化系统,可以对单个神经元的大脑活动进行分类,这种技术可以打开记录和分析空前数量神经信号的大门,最终为科学家提供关于大脑学习与交流的新线索。

此项研究是旧金山大学(UCSF)、劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)以及Flatiron Institute联合研发项目的一部分。

最初,UCSF的神经科学教授Loren Frank带领研发团队在实验室为人工视网膜开发了一个灵活的神经探测器,并对与大脑相关的项目进行了优化改进,创建了一个名为“MountainSort”的算法和开源软件组合,自动分类由植入电极拾取的神经活动的“尖峰”信号。

利用由LLNL和UCSF联合开发与设计的32通道和64通道神经探针以及MountainSort软件,研发人员能够实现对实验室老鼠大量单个神经元的长时间记录,收集的信息可以达到每小时110万个神经事件。

该研发成果最近发表在“Neuron”杂志上。

加拿大滑铁卢大学开发锂金属负极,促进电动汽车的发展

2017年12月11日,加拿大滑铁卢大学对外表示,其研究的最新技术可能会促进电池产业的进一步发展,并使电动汽车的使用范围增加三倍。

该项研究的独到之处在于使用了锂金属制成的负极,这种材料有可能显著增加电池的储存容量。

Quanquan Pang博士对外表示:“这将意味着廉价、安全、持久的电池,给人们更大的电动汽车续航里程。”

单次充电后,增加的存储容量或能量密度可以将电动汽车的续航里程从200公里提升到600公里。

在开发这项技术的同时,Quanquan Pang博士及其导师Linda Nazar在内的研究人员必须克服两个挑战。

其一是在重复的充放电循环过程中锂金属微观结构的变化而引起的火灾和爆炸危险。其二是反应会产生腐蚀,并限制电极的工作状态以及使用寿命。

研究人员通过向电池内携带电荷的电解液中添加由磷和硫元素组成的化合物解决了这两个问题。该化合物与已经组装的电池中的锂金属电极反应,并自发地形成一层极薄的保护层。

现在已经是MIT博士后研究员的Quanquan Pang表示:“我们想要一个简单的、可扩展的方式来保护锂金属,有了这个解决方案,我们只需添加化合物,其就可以自行解决问题了。”

这种新颖的方法为电动汽车电池的发展铺平了道路,这种电池享有锂金属电极的好处-更大的容量,却又不降低安全性能或者使用寿命,因此使得电动汽车能够获得更大的续航里程。

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