341期
优质技术项目推荐
本期精选6项优质技术项目进行推荐,感兴趣的企业朋友可以长按识别文末二维码,进行咨询对接。
项目1:可耐超低温的高比能超级电容器体系的应用研发
项目2:金属(铝锌)空气电池
项目3:利用废弃食用油生产生物柴油
项目4:凹土棕榈油脱色剂
项目5:高性能铁红/黏土矿物杂化颜料
项目6:凹凸棒石类玛雅蓝颜料
超级电容器是一种新型储能器件,属于标准的全系列低碳经济核心产品,其最大的优点是具有优良的脉冲充放电性能和快速充放电性能。它的功率密度远高于锂电池,同时具有循环寿命长、工作温度范围宽、安全、无污染等特性,已成为本世纪最具发展前景的绿色电源。然而,相比于锂离子电池等,超级电容器的能量密度还是比较低的(<7Wh/kg),有待于行一步提高。另外,市售超级电容器最低使用下限温度最低仅-40℃,且低温性能差(随着使用温度的降低,电容器的比容量和能量密度逐步衰减)。因此,本项目针对超级电容器能量密度低和低温性能差的问题,提出了“高比容量多孔纳米炭”和“离子液体+有机溶剂+可耐超低温的有机共溶剂”电解液体系的最佳组配方案,解决了电极材料制备、电解液组配和电容器器件组装工艺控制问题;最终获得了能量密度大、功率密度高、可耐超低温、且循环寿命长的超级电容器体系的关键技术。研究发现,该系列电容器可耐最低-90℃的超低温,且随着测试温度的降低,电容器的电压窗口逐渐增大,能量密度逐渐升高,-50℃时的能量密度最高。目前该项目处于样品小批量制备阶段,并准备作为新能源汽车制动能量回收系统中储能装置的进行应用示范。
技术指标:常温用超级电容器样件:单体电压窗口≥3.5V;能量密度≥20Wh/kg;功率密度≥10kW/kg;循环寿命大于5万次;低温(-50℃)用超级电容器样件:单体电压窗口≥3.5V;能量密度≥15Wh/kg;功率密度≥7kW/kg;循环寿命大于2万次。
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项目二:金属(铝锌)空气电池
金属(铝锌)空气电池是以空气中的氧气作为正极活性物质,并通过载体活性碳做成的电极与以铝锌为活性物质的负极进行反应的电池,是一种清洁绿色能源。金属空气燃料电池具有大功率、高能量、体积小和重量轻的优点,可广泛应用于携带式电子设备电源、电动自行车电源、航标灯、无人观测站、无线电中继站、军事无线电发报机、电力车等领域。目前铝空气电池的比能已达320-400Wh/kg,锌空气电池为220~300Wh/kg,而且继续还有很大提升的潜力。与铅酸电池和镍氢电池相比,金属空气燃料电池的比能量是铅酸电池的5-8倍,是镍氢电池的3-5倍,而单位成本却与铅酸电池差不多,是镍氢电池成本的1/4。
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项目三:利用废弃食用油生产生物柴油
生物柴油是由植物、动物油脂生产的脂肪酸甲酯或乙酯,一般由14-18个烃链组成,与柴油分子烃链相近。随着石油资源的短缺,生物柴油作为一种来源稳定的可再生清洁能源,近年在世界各国迅猛发展起来。生物柴油与化石能源不同,它的原料可以通过农业种植,来源不会枯竭。我国仅2004年就消耗植物油1200万吨,直接产生废弃食用油达500万吨,下脚酸化油250万吨。以此推算每年近700万吨废弃食用油流入江河湖泊,对环境将造成很大危害。依目前的石油价格计算,利用废弃餐饮食用油生产生物柴油不但能产生巨大的经济,而且还使油脂废弃物得以利用,变废为宝,同时也使得废弃餐饮食用油有了一个合法流向,有效降低了排放后对环境的污染及不法分子加工后再次返回餐桌的风险。
工艺流程:该工艺分三个工段,即:原料精制工段、反应工段、产品精制工段。首先将废餐饮油精制,除水除渣,精制后脱去游离脂肪酸,加入催化剂、甲醇、溶剂,在60℃,搅拌反应时间为1h,反应后静置6小时,分出上层生物柴油及下层甘油溶液,蒸出上层生物柴油中的溶剂,精制后既得到成品生物柴油。
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项目四:凹土棕榈油脱色剂
棕榈油是全球第二大食用植物油,在烹饪、食品制造业等领域发挥着极为重要的作用。但棕榈毛油中含有许多胶质物杂质及色素和有臭物质,这些物质中有的危害人们的身体健康,有的严重影响棕榈油质量,在食用前必须进行精炼处理。棕榈油的典型精炼工艺是物理精炼,主要工艺流程为:毛油—脱胶—中和—脱色—脱臭—分提。其中,脱色是最为重要的精炼工序,也是决定棕榈油精炼成本和产品品质的关键因素。目前,吸附脱色法是棕榈油脱色最有效的方法,常用的吸附剂是酸活化蒙脱石(俗称活性白土)或活性炭。然而,活性白土在脱色过程中易发生副反应,且吸油率较高,而活性碳由于价格昂贵,限制了其在棕榈油脱色过程中的广泛应用。
凹凸棒石黏土是一种具有独特纳米棒状结构的层链状含水富镁、铝硅酸盐黏土矿物,具有较大的比表面积和类似分子筛的微孔结构,具备非常好的色素吸附能力和吸附选择性,是一种性能优异的天然纳米矿物吸附材料。通过湿法工艺形成的脱色剂具有如下优点:(1)制备工艺简单,产品安全、高效、无毒,过滤速度快,带油率低;(2)在脱色的同时,可以进一步螯合油脂内金属离子,减少金属离子对油脂氧化作用的催化活性,起到抗氧化作用,降低过氧化值,延长保质期。
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项目五:高性能铁红/黏土矿物杂化颜料
目前,在水体污染治理方面使用最为广泛的吸附材料是活性炭、腐殖酸、黏土和树脂类吸附剂,其中活性炭吸附剂占市场总额的一半以上。与这些传统的吸附剂相比,多孔聚合物吸附剂作为一种新型吸附剂与传统吸附剂(活性炭、黏土等)相比,有着不可比拟的优势:(1)制备过程绿色环保,无―三废‖产生;(2)吸附剂制备简单、高效,成本低。每吨吸附剂成本不高于5000元;(3)机械强度好,在水体中不崩解,不分散,易于回收再利用;(4)吸附剂形状和颗粒大小可以根据施用水体和处理方法制备成粉体、颗粒状、块状、管状、蜂窝状等多种形状;(5)吸附效果优良。本产品在实验室条件下对阳离子染料亚甲基蓝和甲基紫的吸附量分别达到850mg/g和300mg/g,对100ppm的亚甲基蓝和甲基紫,去除率高达95%以上,吸附后溶液透明清澈。对重金属Cu2+、Pb2+等亦有优异的吸附效果,吸附量可以达到100mg/g和120mg/g,对50ppm的重金属溶液可以高效去除。(6)吸附速率快。对阳离子染料和重金属吸附均可以在1h内完成。
技术指标:Fe2O3含量:≥60%;水分:≤1.0%;水溶物:≤0.5%;筛余物(325目):≤1.0%;吸油量(mL/100g):15-30;pH值:6.0-7.0;耐热性:>800ºC。
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项目六:凹凸棒石类玛雅蓝颜料
颜料广泛应用于涂料、油画、陶瓷等领域。随着社会发展进步及现代精细化工的快速发展,颜料市场取得快速发展。无机颜料稳定性好,但存在色谱不全、着色力低、鲜艳度差和部分毒性大等问题;有机颜料颜色鲜艳、着色力强,但稳定性差、不耐高温、抗紫外线性差、易褪色。开发具有优异稳定性(如耐酸碱和有机溶剂、抗紫外辐射和防生物降解)的颜料至关重要。研究表明,有机染料与无机矿物杂化可提高颜料的稳定性,极具代表性的是玛雅蓝。古代玛雅人将其广泛应用于壁画、陶器和雕刻中。玛雅蓝在酸、碱、有机试剂以及生物降解中表现出非常优异的稳定性,且长年累月的气候变化和也无法使它褪色。然而,玛雅蓝的制备工艺已无史料记载,因此研制新型稳定类玛雅蓝颜料,对推动新型颜料工业的发展,提升油画、陶瓷等工艺品的品质,具有重要经济、社会意义。
将凹凸棒石与有机染料通过湿法杂化工艺可得到色彩丰富的稳定类玛雅蓝颜料。该产品具有工艺简单和市场前景广阔等特点。目前已经完成多个色系产品50L中试,生产工艺和产品性能稳定,具有很好工业化生产前景。凹凸棒石吸附有机染料后进行研磨处理,经加热杂化后进行包覆处理,即可得到性能优异的类玛雅蓝颜料。通过简洁的生产工艺即可实现类玛雅蓝颜料的高效生产,且无污染、能耗低。新型类玛雅蓝颜料可显著减小颜料中有机染料比例,减小环境负担,并降低成本。
技术指标:a) 定性:2M盐酸、2M氢氧化钠及有机溶剂中浸泡 72h,色泽无变化;b) 10mW/cm2紫外线连续辐照72小时,色泽无变化。
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声明:综合整理自各高校成果汇编