实现碳达峰和碳中和是世界各国应对气候变化，提高环境健康的重大战略决策，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。其中，新能源产业是支撑双碳目标的重要支柱。中国政府2022年发布了《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，提出加大前沿技术创新的政策支持，加大基础理论研究投入，建立产学研一体化平台，提前布局前瞻性、战略性、颠覆性技术的研究等举措。新能源领域研究正进入加速发展期，高效电池能源、氢能和风能等领域是最受到全球广泛关注的领域。

广东以色列理工学院致力建设成为一所高水平、国际化的理工科研究型大学，吸引了一大批高水平学者汇聚于此，共同推动创新研究、环境保护和社会繁荣。其中新能源领域的研究汇聚了一批高水平的学者，打造了技术领先的科技实验室，形成了多个高质量产学研项目，整体布局已初见规模。

电池技术

在新能源储能电容器与电池技术研究领域，广以材料科学与工程系谭启教授致力于静电薄膜电容器和电化学超级电容器材料的研究。团队采用原子层沉积技术对商用聚合物薄膜、活性炭等电极材料改性，将工作电压提高30%以上，有效地提高了电容器的能量密度和工作温度。该技术已获得中国和美国专利授权。在电池技术方面，团队全方位研究锂离子和锂金属电池电极以及电解质材料。采用MOF改性锂金属负极，提高融锂速率，抑制锂枝晶生长，提高锂金属电池的循环稳定性。同时，在锂电池电解液体系中，团队采用适当添加剂成功研发出5V以上高电压稳定的锂电池电解液，有效提高了电池的能量密度，目前该技术已进入专利申请。

在二次电池能源领域，广以材料科学与工程系的祁原深副教授在电池极片处理和集流体处理术业专攻。科研团队通过对电池极片进行处理，使得锂电池中磷酸铁锂正极极片和高镍三元正极极片的导电性得到至少20%以上提高，从而降低电池放电中的发热问题，提升电池的功率性能。现该项目已经完成实验阶段，已获国家发明专利授权。

采用新材料应用到阳极是另外一种科研思路。硅基负极是当前石墨阳极的一种具有前景的代替品。然而，由于锂化-脱锂循环过程中膨胀-消膨胀导致巨大体积变化，使得通常使用的硅基负极库仑效率降低，并且负极最终崩溃。广以材料科学与工程系Panagiotis Grammatikopoulos教授开发了一种结合纳米颗粒系统和粗尺度系统优点的方法，即利用气相合成方法将金属纳米粒子嵌入锂离子电池负极雕刻硅薄膜中，有效地解决了上述问题。

在锂电池电解质领域，广以材料科学与工程系的朱海锦副教授致力于研究基于离子液体和聚合物离子液体的锂电池电解质体系。离子液体具有蒸气压低，不可燃以及离子电导率高等优点，可以用来替代传统的易燃有机溶剂，在电化学储能领域具有广阔应用前景。其团队目前在离子液体化学结构的设计合成以及在锂离子电池的应用中取得了重要进展，已在电解质和燃料电池方向上发表SCI论文100余篇。

离子凝胶电解质则是一种基于离子液体和胶凝固体基质的电解质，具有不易燃、广泛的加工兼容性以及良好的电化学和热性能等优势。广以材料科学与工程系Woo Jin Hyun副教授开发了基于二维氢氧化物纳米片的新型离子凝胶电解质，这不仅为氢氧化物纳米片与离子液体之间尚未探索的相互作用机制提供了基本认识，而且解决了传统的离子凝胶电解质在固态锂电池应用中所面临的挑战。该体系将成为研究固体基质与离子液体之间相互作用、改善离子凝胶电解质性能和开发高性能固态锂电池的重要平台。

在锂电池电解质规模化研究领域，广以化学工程系孔博副教授利用先进的CFD建模仿真与实验相结合的方法，研究六氟磷酸锂/六氟磷酸钠盐的结晶过程。可以对结晶过程进行准确、高效的数值模拟，实现对流场，温度场，晶体大小分布和杂质含量等产物特性的可靠预测，通过仿真分析揭示动态过程复杂流场演化机理机制，从而优化产品的形貌并降低杂质，最终以开发高效节能的动态结晶工艺以替代传统耗能巨大静态结晶工艺。

3D打印高性能固态电池是另外一个热门的研究领域。广以材料科学与工程系研究员Vijaykumar Jadhav博士的目标是开发一种超小型下一代高性能固态电池，其中包括比水性锂基电池本质上更安全的替代化学物质，具有高体积能量密度和稳定的长寿命，并配有轻质3D打印外壳。Jadhav博士的研究为3D打印固态电池柔性镍锌电极提供了先进的合成路线，具有更好的操作和环境稳定性和安全性、延长循环寿命、宽操作温度范围和重量轻。这种低成本、环保、可扩展的方法将生产出下一代高性能电池，能够将电池解决方案无缝集成到下一代个人或可穿戴技术的任何设计中，或需要在物理设备中内置小容量电源的设备或系统中。

氢能技术

在氢能领域，催化转化制氢是氢能研究的一个重要领域，其中“变废为宝”的塑料废品或者生物质废弃物制氢是广受关注的一个思路。广以化学工程系高希副教授的团队制备了一种氧化铁/氧化铝异质结复合材料，以代替常用的成本高昂的热解催化剂贵金属钌、铂基材料。该催化剂对塑料降解制氢催化活性高，再生效果好，目前该项研究已获得发明专利授权。同时该团队开发了多相流体力学模型对塑料、生物质制氢装备进行了设计和优化，软件已在国际著名开源流体力学软件MFIX中发布。

分离制氢是氢能研究的另一个重要领域。广以化学工程系何雪忠副教授团队研究的高效膜分离技术在氢能转型中具有重要的应用潜力。在氢气生产中，膜技术可以用于膜分离和膜反应，实现高效的氢气分离和纯化，气体分离膜可以从复杂气体混合物中提取高纯度的氢气；膜反应技术则可以在化学反应中实现氢气的高选择性产生。实验室结果已验证了其良好的技术性和经济性。除氢气生产外，还可以利用膜技术实现氢气的高效储存、分配和利用。

风能技术

在风电领域，全球海上风电场建设是近年来的发展热点，然而海上实测数据稀缺，观测成本高、难度大，以及设备易腐蚀老化等难题有待解决。广以机械工程系李程副教授牵头，携手机械系、化工系、环境系等科研团队承担了“利用无人机实测优化风机控制和排布及界面防护新技术研究”项目，通过研究与开发基于实测数据的大气湍流与海上风电场的相互作用的动力学模型及效率优化控制算法、研究风机结构表面污垢形成机制和防护及风机效率与疲劳寿命的预测模型，开发高精度多传感器无人机海上风电实地数据测量平台，以提高海上风电项目的高效性、稳定性、安全性。

由广以材料科学与工程系谢作提副教授牵头承担的“海洋风电腐蚀老化智能在线监测与预警保护系统”项目，采用自主研发的远距离无线传输技术，在系统前端搭载智能腐蚀监测仪，后端连接数据分析平台，实现腐蚀在线监测，并通过数据分析和智能控制，调节阴极电位实现抑制腐蚀的保护目的。

国标制定

材料科学与工程系实验室主任谢红波老师作为主要起草人参与了中国电池行业标准之一SJ/T11889-2023的制定。极片的辊压是锂离子电池制作过程中一个非常重要的工序，该标准规范了轧制锂离子电池极片的相关要求，对锂离子电池的产品安全质量水平提高有着重要的意义。谢老师曾任职于比亚迪、长虹集团等公司，历任研发副总监、总工程师等职务。

广以科研团队与产业界达成了多个新能源方面的合作项目，将继续推动学科建设与产业发展深度融合，向下深挖基础研究硕果，向上积极探索产业应用，为助力双碳减排，造福健康社会贡献力量。

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