石墨烯

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜、只有一个碳原子厚度的二维材料。2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得了2010年诺贝尔物理学。石墨烯的出现为物理学、化学和材料科学等领域的研究增加了一个新的维度，开创了一个新纪元，是目前已知室温下最好的导电和导热材料，是人类已知强度最高的物质，具备极大的比表面积，是诸多关键工业材料的“变革调味剂”。

主要介绍了一种变压器防腐涂层导热性能提升技术的研究及应用情况。本技术通过通过在变压器防腐涂层材料中配置一定比例以及不同添加剂用量的石墨烯复合材料，实现变压器整体散热效率的提升，并通过改进基材的表面处理方式，实现复合材料快速、高效、可靠的涂装，满足了变电工程的应用需求。本次演讲全面介绍该技术的技术要点、研究过程以及应用效果。

设计同时具有高质量活性和高体积活性的锂离子电容器(lithium-ion capacitor，LIC)复合正极材料。 方法 借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、康塔全自动比表面和孔径分析仪、四探针测试仪，通过实验分析了颗粒之间的微观形貌、堆叠方式、接触模式和界面特性对复合电极的电导率、电学性质的影响规律。 结果 将介孔活性炭(mesoporous activated carbon，MC)与单分散石墨烯/单壁碳纳米管杂化物(graphene/single-walled carbon nanotube hybrid，GNH)混合，紧密压缩制成锂离子电容器正极材料。GNH均匀地包裹在MC颗粒表面，与MC面对面接触，增大接触面积；而且GNH在MC颗粒之间形成均匀的三维导电网络，提供了快速的电子传导。另外，GNH具有开放结构，会优先吸附电解液离子，与MC界面间存在浓度梯度；同时，GNH具有较高的导电性，与导电性较差的MC界面间存在接触电势差效应。两者共同促使GNH和MC界面之间形成快速的离子和电子双传输路径，促进离子在MC内部的扩散，从而避免了高电流密度下因离子扩散缓慢而造成的容量损失。 结论 添加5% GNH提高了倍率性能，并且在不牺牲堆积密度的前提下同时提高质量和体积能量密度。

项目通过对“火电厂水资源综合利用技术研究及应用”立项研究内容的理论和实验研究、电厂现场模拟试验、装置研发、中型试验、系统调试、系统优化及生产应用实践。建立了火电厂水质梯次高效利用系统，节水效益显著。解决了城市污水处理厂尾水难降解有机污染物、氨氮和细菌等有效去除的关键技术问题，开发了臭氧-牡蛳壳生物固定床-MBR深度处理集成技术对COD、氨氮、总磷和细菌的去除率分别达到81%、99%、65%和99%，形成城市污水处理厂尾水深度处理全面回用于火电厂工业用水的集成技术；研发了沸石分子筛、氧化石墨烯膜和淀粉改性重金属整合捕集剂等新型材料，突破了火电厂脱硫废水重金属离子高效去除的技术瓶颈，对废水中重金属离子和浊度的去除率可达95%以上；研发适用于火电厂终端废水处理的电化学装置，攻克电厂终端废水处理技术难题，实现废水中多种污染物的高效去除，实现了废水减排及零排放示范应用。随着国家各项环境保护政策、法规的逐步实施，对各新电源项目水源的取水限制越来越严。提高水的重复利用率和废水资源化程度，既符合国家节能减排、发展循环经济、建设资源节约型社会的宗旨，又促进了污水资源化与健康可持续发展，更重要的是为火电行业的可持续发展拓展了空间：对企业周边社会的稳定产生了积极作用，为地方经济的发展腾出了环境空间。

面向新型电力系统构建背景下大规模新能源入网消纳，要求未来高压断路器具备更大短路电流开断能力，亟需开发更高导电率、更强耐磨及耐电弧烧蚀性能的新型高压电接触材料。从产品开发、特性研究、应用验证三个方面，介绍了联研院依托石墨烯新技术，在断路器弧触头强度与电气特性提升技术领域的研究情况，为我国高压长寿命电触头产品的国产化研发与应用提供参考。