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我为祖国做科研 | 深耕储能,他们坚守能源人心中的“国之大者”

优秀的 浙大研究生 2022-05-14

“新能源路在何方”,可以说是一个世界性难题。

全球能源转型背景下,面对“双碳”目标,如何推动高效“绿色转型”,属于中国的能源革命仍旧任重道远。

浙江大学能源工程学院2017级新能源科学与工程专业直博生向铎和他所在课题组的同学们在肖刚教授的带领下,正向着这一难题发起挑战。能源工程学院的前身热物理工程学系成立于1978年,是我国普通高校最早成立的热物理工程学系,走过四十余年的岁月,在历久弥新的“求是、团结、创新”院训和无数优秀浙大能源人的激励下,求是园中越来越多年轻人选择能源、坚守能源,“科研不容易,我们就是希望,能真的沉下心来,啃‘硬骨头’,这也是我心中的‘国之大者’”,向铎这样说。

“浙大太阳能”团队


追 光 者

伴随着清晨的第一缕阳光,浙江大学青山湖能源研究基地太阳能热发电实验室逐渐忙碌起来,检查调试实验设备、准备样品、检查服务器上的算例,十几位二十多岁的年轻人专注、投入地进行着实验,为平静的大山增添了一抹不一样的生气。他们就是来自能源工程学院肖刚教授“浙大太阳能”团队的研究生,他们中有很多同学从本科二年级就进入实验室,参与新能源开发和利用研究已经有近七年时间。

浙江大学太阳能热发电综合试验平台

今年也是2017级新能源科学与工程专业直博生向铎在实验室度过的第六个年头,他的实验手法已经相当熟练,研磨样品、混合药剂、压制成型,不一会儿的功夫,他就制成了一排排蜂窝状的初坯,这些初坯将在自然风干后经过高温煅烧,形成瓶盖大小的“黑砖”。这只是个开始,“黑砖”后续还会经过微观结构、氧化还原机制等一系列测试,而所有这些工作都是为了评估新材料的储热性能。

谈及自己在课题组的成长经历,向铎总是心潮澎湃。带着希望服务国家重大战略需求的初心,他选择了国内研究刚刚起步的新型高温热化学储能材料研发作为自己的研究方向,并在本科四年级就进入实验室学习。这是一个全新的领域,从材料研制、性能机理探究,再到规模化试验示范系统构建都得自己摸索,逐渐地,他养成了早出晚归的科研习惯,白天在实验室准备材料研制,晚上回到学习室分析数据并进行模拟计算。经过五年不敢丝毫松懈的钻研,在导师和课题组同学的帮助下,他成功研制出了性能优异的金属氧化物储能材料,相关研究以封面文章发表在Small上,也实现了课题组的科研突破

向铎在Small上发表的期刊封面论文


知行合一

向铎所研究的新型材料能够在白天光照充足的情况下高效储存多余热量,并在夜间释放热量以改善光热发电出力特性,实现光热系统连续稳定发电。基于理论研究,向铎还与课题组同学一同在浙江大学青山湖能源研究基地开展兆瓦级太阳能热发电试验系统的研究。这是国内高校首个也是唯一一个太阳能热发电试验基地

他们的试验平台占地约1万平米,定日镜面积2000平米、塔高40米,最大热功率可达1000千瓦,可用于高温集热、热化学储热、布雷顿循环、斯特林循环等先进技术的研究,为下一代太阳能热发电技术研发提供了有力支撑。

清洗维护太阳能聚光镜

项目起步阶段是最忙碌的,从浙大玉泉校区到青山湖能源研究基地仅车程就有近2小时。开展光热发电试验往往需要等待出现连续数日的晴朗天气,在试验前还需要手动清洗定日镜并对试验系统的各个部件进行调试,为了能够在聚光效果较好的天气顺利开展试验,课题组同学经常“加班加点”,有时回到寝室就已经晚上12点了。

平台的仪器安装、程序设计以及设备调试都是研究生们一手完成,经常需要维护的聚光镜就多达100面,但是能够收集到一手实验数据推进研究,用向铎的话说“这份辛苦很值”。

浙江大学太阳能热发电综合试验平台

面向国家能源战略重大发展需求,浙江大学能源工程学院于2021年增设了储能科学与工程二级学科,肖刚教授带领“浙大太阳能”团队全程参与了该学科的筹建工作。为建好国内首个储能科学与工程二级学科,团队付出了很多心血,先后搭建了混合储能系统虚拟仿真平台、太阳能塔式热发电系统虚拟仿真平台,还牵头编写相关教材,课题组内有15名研究生参与了教材编写工作

太阳能塔式热发电系统虚拟仿真平台

新能源研究最终目标是投入实际应用,肖刚老师也为课题组的研究生们创造了很多动手机会。“我和师弟张源花了两周时间亲手制作了面向储能电站需求的铅炭电池,电池单体循环寿命达到了5000余次,通过这样的实践,我们对所学的知识也有了更加生动的认识”,2018级新能源科学与工程专业直博生王志得说。为了更加深入了解储能技术现状,王志得和课题组的同学们经常会在寒暑假走出校园,到广阔的祖国大地上实地学习实践,向一线工作者请教储能行业发展的痛点与难点,理论联系实际,让课题组的研究与行业发展更加紧密地结合起来




电池板栅淋酸

“浙大太阳能”团队研究生在光伏电站实习实践


经 世 致 用

组内汇报是“浙大太阳能”团队两周一次的“大事”,除了定期汇报,肖刚老师会与研究生们一对一交流,帮助大家进行科研的整体规划,他自己也始终以身作则,经常工作到凌晨甚至更晚,学生想和他交流随时可以到办公室。夜间路灯昏暗,肖老师办公室却常常灯火通明,像一盏明灯照亮着学生前进的方向。

师生交流

可再生能源的高效利用是推动“双碳”目标实现的重要支撑,肖刚老师团队在高温空气布雷顿循环、超临界二氧化碳布雷顿循环、热化学储热与涂层性能研究、太阳能光子增强热电子发射(PETE)等方向开展了深入的科学研究。在课题组30余位师生的共同努力下,现阶段科研成果初具成效,已发表SCI论文55篇,已授权发明专利60余件。

肖刚老师

“经世致用”,这是肖刚老师经常会和同学们讲的一句话,研究生阶段学习的专业知识,形成的收集资料、处理信息、快速掌握新技能的能力都让“浙大太阳能”团队的同学们对未来的选择充满着期待和信心。他们中,有很多毕业生主动将个人前途与国家命运联系起来,近五年来,“浙大太阳能”团队每年都有过半数的研究生选择进入能源领域重点行业、重点领域工作,把浙大学子的家国情怀融入人生选择,继续到祖国最需要的地方奉献自己的青春。“总书记说新时代的中国青年是堪当大任的,我觉得‘大任’对我们每个人来说应该是非常具体的,自从选择能源学科,我就把岑可法院士、倪明江教授等杰出的能源前辈当作学习科研的榜样,踏实、具体地为国家发展做些事情。”谈到选择,王志得笃定而自信。

能源工程学院2017级新能源科学与工程专业直博生向铎

今年毕业的向铎已经签约了中国舰船研究设计中心,将要参与我国舰船总体研究、设计、开发的任务。他说,“选择这份工作我是下了决心的,因为我知道这是一份除了专业知识,还需要坚定的政治立场、强烈的忠诚意识、高尚的奉献精神、认真的工作态度的工作,我已经准备好了。”


沉下心来,啃“硬骨头”,无论是在求是园还是走向更广阔的天地,“浙大太阳能”团队的研究生们都在用实际行动,书写着一份精彩的青春答卷。


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文案 | 德胜
图片 | 宗雨 部分由受访者提供
视频 | 新媒视频部
编辑 | 易诗淇
责任编辑 | 杨丽婷

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