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【交点汇】直击节能减排热点痛点!300余支全国大学生新锐队伍用科技赋能“双碳”

发布时间:2023-8-3 20:42:39         访问次数:5919

可充电水泥电池、海面溢油智能回收装置、海洋牧场生态监测机器人系统......8月1日,第十六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在东南大学开幕。本次大赛由教育部高等教育司、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会指导,全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主办,东南大学承办。来自133所高校的259支入围决赛队伍以及21支海洋与岛礁专项赛入围决赛队伍,以及40支港澳台及国际赛道入围决赛队伍摩拳擦掌,在技术交流与竞赛比拼中迸发节能减排未来的“新火花”。

参赛高校、作品申报数量、参赛人数均创历史新高

东南大学党委书记左惟表示,作为一项在全国范围内具有重要社会影响的大学生科技创新赛事,节能减排竞赛召唤更多青年学生投身生态文明建设领域的各类科技创新,敢于挑战超越、追求至善卓越。他希望参赛的同学们勇做推进“绿色低碳科技自立自强”的生力军,依托节能减排竞赛等平台资源,潜心研究、刻苦钻研,在创新中体验知识和科技的无穷魅力,在挑战中收获成长与发展的无限可能,以实际行动投身科技创新实践,在实现中华民族伟大复兴中国梦的伟大征程中放飞青春理想、创造人生价值。

大赛贯彻“节能减排,绿色能源”的主题,自2023年3月启动以来,吸引国内638所高校的5万余名师生参赛,提交有效作品6852件,参赛高校、作品申报数量、参赛人数均创历史新高。此外,本次大赛首次设置港澳台及国际赛道,依托东南大学发起的碳中和世界大学联盟,吸引391支海外高校队伍报名,在国内外产生广泛影响。在为期三天的决赛中,参赛队伍将通过实物展示、答辩等环节进行最终角逐,争夺特等奖、一等奖、二等奖等奖项。

在现场,记者了解到,许多研究项目极大地体现了青年大学生对目前节能减排领域仍存痛点的关注和思考。东南大学“无塑可逃——光电催化废塑料转化联产绿氢系统”项目成员周亦柔关注到,传统的塑料处理方式都存在一定弊端。例如焚烧的减量化效果显著,可以回收热能,但会造成空气污染甚至产生有毒的副产品。而填埋的建设和运行成本较低且处理方法成熟,但塑料分解过程十分缓慢,还会造成地下水和土壤的污染。研究团队成员发现,在目前已知的各种燃料中,氢具有最高的能量密度,而且燃烧过程中不会产生二氧化碳,被认为是理想的绿色能源载体。“于是我们想到,通过化学回收技术将塑料回收过程与氢气制备过程结合起来,用塑料分解的氧化反应代替传统析氧反应,以降低水分解的过电位,并产生有用的小分子有机物和绿氢。”她介绍,而为了解决电催化反应过程能耗过大的问题,项目引入了太阳能,构造了一种低能耗的光电催化反应体系。“同时,我们还创新性地将光电催化反应置于流动环境中进行,能够在一定程度上提高反应的效率。”

在现场,不少研究项目的创新点令专家连连称叹。周亦柔告诉记者,项目将废塑料处理与光电催化制氢手段结合,适用于各地塑料垃圾处理厂,在减少塑料污染、解决塑料危机的同时,产生清洁能源氢气、缓解能源紧缺。同时,还在传统电催化制氢的基础上引入了光照,可以降低制氢过程中的电能消耗。

创新点子能否落地“开花结果”?周亦柔给记者算了一笔账,她说,装置具有广阔的应用前景。按10MW规模计算,本系统建设成本为4000万元,每年的运行成本为750万元。按每年300天,每天工作24小时计算,本系统每年氢气产量为1200吨,化学品产量为5500吨,年净利润为1295万元。

聚焦社会热点,节能减排效果显著

聚集社会热点,关注社会大众所需,是许多参赛项目的灵感来源。河北工业大学参赛作品“集蓄回热旺,光和烘谷兴”项目关注到今年河南等地区遭遇的“烂场雨”天气,如果不及时抢收小麦,就会导致其霉变发芽甚至倒伏,而要想抢救湿小麦,就必须烘干。项目团队成员武浩伟告诉记者,传统烘干机大多采用煤、天然气等为热源,可能会造成高能耗、高污染的后果。

“对此,团队设计出了太阳能集热蓄热回热一体式的粮食烘干系统。”他介绍,系统以太阳能为主要能源,利用蓄热技术提前储存热量保障整个系统的热量供给,以节能环保的热泵系统作为辅助热源,提高本套系统运行的稳定性。同时,通过干燥乏气对新空气进行预热,实现了能量的梯级利用。

“黑金”变“绿能”,现场,山东大学隋欣阳正在介绍一种新型煤炭地下气化与二氧化碳封存固化系统。煤炭地下气化是集建井、采煤、气化工艺为一体的新型采煤技术,其可回收利用矿井遗弃煤炭资源,也可用于开采传统井工难以开采的深部煤层、薄煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯等煤炭资源。但目前无井式地下气化工艺生产的合成气品质低,尚无长期成功运行的工程项目,而有井式地下气化工艺需要大量人工在井下作业,气化炉密封性差。面对这些尚存的痛点,研发团队在吸收无井式、有井式优点基础上,设计了自适应供气煤炭原位气化与二氧化碳封存固化系统,既可以气化拟关闭矿井残留煤炭,也可以利用燃空区封存固化二氧化碳。“本作品可为井下残留煤炭开发利用提供有力技术支撑,节能减排效果显著。”

项目对节能减排的实际效果如何?这是考察项目的最重要因素。哈尔滨工业大学参赛团队的项目“基于光电转化的‘光热利用+海水淡化+碳捕集’一体化装置”吸引了现场许多人的目光。团队成员乔昱文介绍,随着新能源技术的发展,利用太阳能、海洋能、核能等新能源进行海水淡化逐渐被世界更多国家关注。而作为能量密集型产业之一,传统的海水淡化技术主要以化石能源为动力来源,但二氧化碳与高盐度废液排放问题也随之而来。“针对这种困境,我们设计了一种集‘光热利用+海水淡化+碳捕集’一体化的综合回收净化设备,来实现低成本海水淡化以及二氧化碳的再捕集,进一步达到近零碳排放的目标。”

精妙构思,“巧设计”起到“大作用”

记者从现场不少项目团队中了解到,许多项目从构思到研究成功,要花费数年时间。兰州理工大学参赛选手常瑞告诉记者,团队设计的水域制氧清洁装置,花了近三年时间。他说,城市水域、公园内景河垃圾清洁效率低、水域治理不彻底等问题突出,对此,团队设计了一款基于涡旋向心吸力原理的水域制氧清洁装置,“该装置主要包含涡旋吸力打捞、检测传输、航行控制、增氧循环等部分,核心是基于流体涡旋向心吸力原理,实现360度无死角打捞。通过测试计算,相比传统打捞设备打捞范围可提高3倍,理论垃圾打捞效率提高40%。”

转“劣”为“优”,需要在技术研发中有效转变思路。光照是植物生长的必要条件,但太阳光中的不可见光部分对植物生长无益。天津大学参赛项目“青枝‘滤’叶——自动滤光采暖大棚”,采用玻璃衬底的碲化镉发电玻璃,使太阳光中对植物生长有益的部分自然射入棚内,促进植物的生长和发育。同时,将不利于植物生长的部分吸收并转化为电能,用于棚内的恒温供暖和夜间补光。与传统农业大棚相比,研发项目实现了能量的多级利用,具有较强的技术竞争力和较大的推广价值。

精妙的设计巧思,让成果不仅有效节能减排,同时在日常生活中起到大作用。苏州科技大学和东南大学团队联合研发的“为退烧而生——户外高效辐射散热手机壳”,聚焦日常生活中普遍存在的手机发热现象,尤其在当前炎热的夏季,手机发烫发热会损害手机性能,且影响人们正常使用。团队成员郭静远介绍:“目前市面上的手机散热器大致为多孔结构散热器和附加式散热器,前者具有散热效率不佳的缺点,后者则具有复杂化手机结构、付出额外能耗等劣势,因此,我们试图寻找一种无需付出额外能耗就能够达到较好散热效果的手机壳材料。”

“对此,团队巧妙地采取了被动式辐射冷却散热技术,使用一种被动式辐射散热光子薄膜制备手机壳,表现出优越的太阳光反射率与较强的散热能力,具备降低底层加热器温度的能力,同时具有优秀的环境冷却性能。”郭静远说。

新华日报·交汇点记者 程晓琳/文 王子杰/视频 刘莉/图 

实习生 张子琪 仲元萍

编辑:蒋明睿

原文链接:

https://jnews.xhby.net/v3/waparticles/7fda002d5708436da67a57947ffc4b06/0/3LdORJqIKIUvD9ou/1&app=

 



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