能源基础与战略研究部简介
发布时间:2011-07-15 08:21:14      供稿部门:

研究部部长:

   包信和  院士

Tel:+86-411-84379128    E-mail:xhbao@dicp.ac.cn

    包信和,1987年获复旦大学理学博士学位;1989-1995年获洪堡基金和马普基金资助在德国马普学会Fritz-Haber研究所进行合作研究;1995年至今,在中科院大连化学物理研究所工作,中国科学院研究生院教授;2000年8月至2007年2月,任中国科学院大连化学物理研究所所长;2009年3月至今任中国科学院沈阳分院院长;2009年当选中国科学院院士,同年当选英国皇家化学会Fellow。
     主要从事能源转化相关的表面化学与催化基础,以及新型催化剂的研制开发工作。在天然气高效转化,煤炭洁净转化和氢能利用相关的燃料电池等高技术发展,以及纳米催化的基础理论研究等方面有较高的造诣。先后发表论文400余篇,申请专利70余件。1995年获国家杰出青年基金资助,1996年获得香港求是“杰出青年学者奖”,2005年获得国家自然科学二等奖,2009年获辽宁省自然科学一等奖。现任国家重点基础研究规划(973)专家顾问组成员;中科院-BP国际合作项目“面向未来的清洁能源”目中方首席科学家;任J. Natural Gas Chem.主编,《科学通报》执行副主编,《催化学报》、《化学物理学报》和《物理化学学报》副主编,以及Energy & Environmental, Chemical Science, ChemCatChem, ChemPhysChem, Catalysis Today, The Chemical Record等13个国际、国内杂志编委;中国化学会第二十八届理事会副理事长。

研究部:
研究目标:
       研究能源相关的战略和前瞻性研究,共性的关键科学问题基础研究;提供能源政策与科技的咨询、决策建议。

组织结构:

研究方向:
1、整体能源战略
   (国家能源战略和政策,区域能源政策,低碳和碳经济、碳贸易,气候影响)
2、能源技术经济
   (相关过程的全生命周期效率评估,相关能源过程设计和优化)
3、能源基础研究
   (基础性和前瞻性研究,根据其他研究部的安排,注重能源相关的新材料和新过程的研究)
4、碳循环与生态和环境
   (碳循环和低碳能源,碳排放与生态和环境,大气化学,CO2管理)
5、CO2减排和高效转化
   (CO2收集和捕获、处理及应用)
6、先进能源材料相关基础研究
7、能源基础研究大型平台

目前承担的重点项目:
1、石墨烯的可控制备、物性与器件研究(973)
2、煤炭利用新模式(中国科学院学部)
3、我国传统能源技术与战略性新兴能源产业发展的协调关系研究(国家能源局)
4、超级电容器的示范与应用(中国科学院科技支新项目)
5、表面与界面催化(中国科学院百人计划)
6、电动汽车用超级电容器储能系统的研究与开发(中国科学院大连化学物理研究所重要方向性项目)

近期代表性成果:
1、界面限域的新型高效纳米体系研究
      借助贵金属表面与单层氧化亚铁薄膜的强相互作用所产生的界面限域效应,成功地构建了表面配位不饱和亚铁结构。这种界面限域的亚铁结构与金属载体协同作用,在分子氧的低温活化过程显示出非常独特的催化活性;应用于富氢气氛下一氧化碳选择氧化,在质子膜燃料电池实际工作条件下成功地实现了燃料氢气中微量CO的高效去除,解决了CO毒化的问题。相关工作发表在Science、JACS、JPCC等国际期刊上。

 

2、超级电容器关键材料、关键技术获得突破
      通过调控孔结构,开发出高比容量、高稳定性的碳电极材料。新型炭材料的比电容达到300 F/g,循环寿命达到20-30万次;通过稀土元素掺杂,有效地解决了过渡金属氧化电极材料倍率性能及循环稳定性过低的问题,在此基础上将其与碳纳米管复合,开发出具有高循环稳定性、高倍率性能的电化学准电容电极材料;开发出能够产生电化学准电容的电解液新型体系;突破锂离子电容器关键材料合成技术的瓶颈。

3、多孔吸附储氢材料
      使用锂离子掺杂技术可以提高微孔共轭聚合物对氢气的吸附焓从而提高材料的储氢量。理论模拟发现,锂离子在共轭体系上对氢气有增强的吸附作用,可以使氢分子更牢固地吸附在微孔材料中。实验上,通过催化聚合1,3,5-三乙炔苯制备较大比表面积的三维微孔共轭聚合物(CMP)作为吸附载体,其网络结构中的碱性活性基团碳碳叁键吸附锂离子。锂离子有效提高了材料对氢分子的吸附焓。研究表明当锂离子的掺杂比例在0.5wt%时,材料储氢能力最强,对氢气的吸附焓为8.1KJ/mol。该材料在77K和1bar条件下,储氢量高达6.1wt%,刷新了同等条件下的物理吸附储氢的纪录,远远高于碳纳米材料(3.0wt%)和金属框架化合物(2.5wt%)。该研究工作以通讯形式刊登在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 3330-3333. DOI:10.1002/anie.200906936),并被选为热点文章。

4、锂离子动力电池关键材料及关键技术
      研究和开发出利用环氧丙烷的快速溶胶凝胶技术,制备出具有均一纳米结构、表面包覆介孔碳层的LiFePO4/C复合材料。材料具有优异的电化学性能;1 C充放电,200次循环后容量保持率达97%;50 C放电容量达92 mAh/g。
同时,开展电极浆料及涂布工艺表面化学和流变学研究、三维纳米电极结构形成及调控机制研究、电池结构模拟设计研究等,研制出软包装LiFePO4动力电池单体。

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