1.項(xiàng)目背景

目前人類面臨著能源危機(jī)和環(huán)境污染等諸多問題，我國(guó)未來 15 年中，重要大宗礦產(chǎn)資源消費(fèi)將在 2025 年前陸續(xù)到達(dá)峰值，一次能源消費(fèi)將在 2030 年前后到達(dá)拐點(diǎn)，戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源消費(fèi)將迎來快速增長(zhǎng)期，2035 年中國(guó)作為全球能源和重要礦產(chǎn)資源第一消費(fèi)大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)和貿(mào)易大國(guó)的地位和態(tài)勢(shì)將難以改變，需積極應(yīng)對(duì)各種可能的挑戰(zhàn)，采用可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源是解決這些問題的必要途徑和發(fā)展趨勢(shì)。

目前太陽能電池中的光電材料普遍使用的是硅材料，晶硅電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率較高，但它的制造成本也高，而且在制作過程中需要消耗大量化石能源、產(chǎn)生污染環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)，于是發(fā)展新一代低成本太陽能電池成為了新的目標(biāo)。經(jīng)過幾十年發(fā)展，太陽能電池歷經(jīng)了三代，分別是晶硅、薄膜、新型太陽能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池的代表。鈣鈦礦是一種分子通式為ABX3的晶體材料，呈六面體或八面體形狀，光電轉(zhuǎn)換效率高，在光伏、LED等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鈦酸鍶（SrTiO?）作為一種典型鈣鈦礦型半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于精密電子、介電材料、先進(jìn)陶瓷，以及光催化功能材料行業(yè)。

鈦酸鍶是一種化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異的金屬氧化物，熔點(diǎn)為2060℃，相對(duì)密度5.13，折射率為2.409。鈦酸鍶晶體中O-2p軌道和Ti-3d軌道雜化導(dǎo)致生成顯著的共價(jià)鍵，Sr2+和O2-離子擁有離子鍵的性質(zhì)，因此，鈦酸鍶具有離子共價(jià)鍵的性質(zhì)，這就導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，決定了該物質(zhì)具有很好的電子材料的性能。鈦酸鍶拓?fù)浞肿訕O性表面積63.2，單晶鈦酸鍶基底晶格與大多數(shù)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料都有良好的晶格匹配性，它是很多氧化物薄膜和高溫超導(dǎo)體外延生長(zhǎng)的良好基底。

2.項(xiàng)目摘要

項(xiàng)目在全球首次研發(fā)成功了形貌可控、光電轉(zhuǎn)換效率超過45%的納米二十六面體鈦酸鍶晶體和二十六面體中空籠狀鈦酸鍶晶體的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新研發(fā)了流程簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、易放大且可以發(fā)電與制氫一體化的多面體鈦酸鍶聚光發(fā)電與催化制氫一體化成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率45%和析氫速率6mmol/h，達(dá)到STH值為1.15%。

3.團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)

中科院過程工程研究所段東平科研團(tuán)隊(duì)在鈦酸鍶光電材料合成與光電轉(zhuǎn)換機(jī)理上做出了領(lǐng)先業(yè)績(jī)，在全球首次研發(fā)成功了形貌可控、光電轉(zhuǎn)換效率超過45%的納米二十六面體鈦酸鍶晶體和二十六面體中空籠狀鈦酸鍶晶體，并且在二十六面體鈦酸鍶光電轉(zhuǎn)換上形成了指標(biāo)領(lǐng)先、成本領(lǐng)先、與國(guó)內(nèi)制造能力匹配的成套制備技術(shù)方案。二十六面體鈦酸鍶具備的熔點(diǎn)高、晶面多、紫外光利用率高、光電轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)勢(shì)特征，在光伏發(fā)電和氫能技術(shù)的發(fā)展上將展示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)質(zhì)的綠色能源光電材料，因此亟需大力開發(fā)鈦酸鍶在光伏發(fā)電和氫能技術(shù)上的潛能，將是根本上解決氣候問題、霧霾以及酸雨等環(huán)境問題的有效手段。

4.項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容

建設(shè)0.2 MW級(jí)多面體鈦酸鍶聚光發(fā)電與催化制氫一體化技術(shù)中試線；

建設(shè)首條10 MW級(jí)多面體鈦酸鍶聚光發(fā)電與催化制氫一體化技術(shù)示范線；

建設(shè)熱電廠升級(jí)改造太陽能聚光發(fā)電、氫源熱力示范基地，形成自主品牌。

5.項(xiàng)目預(yù)期可達(dá)到的市場(chǎng)價(jià)值

本項(xiàng)目2026年底實(shí)現(xiàn)批量制造百兆瓦級(jí)發(fā)電與制氫一體化成套裝備的能力，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值5億元；

2030年底實(shí)現(xiàn)全國(guó)多面體鈦酸鍶聚光發(fā)電與催化制氫一體化技術(shù)總產(chǎn)值100億元。

6.社會(huì)效益

1）有利于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和創(chuàng)新基地建設(shè)

該項(xiàng)目建成后，將是全球首條0.2 MW級(jí)多面體鈦酸鍶聚光發(fā)電與催化制氫一體化示范線以及與熱電廠升級(jí)改造光伏發(fā)電示范基地，將會(huì)在短期內(nèi)形成具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的自主品牌，既可迅速在全國(guó)各地的太陽能發(fā)電、綠氫制備、煤電廠、熱電廠復(fù)制，又可推廣至我國(guó)西部的太陽能豐富地區(qū)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。依靠該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?，可以打造一個(gè)新型新能源技術(shù)的產(chǎn)業(yè)模式，在初創(chuàng)公司注冊(cè)地形成輻射全國(guó)乃至全球的成套裝備制造企業(yè)基地和服務(wù)各地需求的發(fā)電與制氫技術(shù)解決整體方案運(yùn)營(yíng)集團(tuán)，預(yù)計(jì)在5年后將形成百億級(jí)的產(chǎn)值與估值，在同類市場(chǎng)中起到引領(lǐng)作用。

2）有利于推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)下熱電產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)升級(jí)

在熱電、煤電產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造發(fā)展方面，要貫徹落實(shí)《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》的精神和國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào)文）的要求，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系，對(duì)電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度調(diào)整。為實(shí)現(xiàn)碳中和，傳統(tǒng)的熱電、煤電大規(guī)模退出歷史舞臺(tái)具有必然性，本項(xiàng)目的實(shí)施可直接利用現(xiàn)有煤電廠、熱電廠的硬件設(shè)施、發(fā)電并網(wǎng)、供熱輸送，有利于完成熱電、煤電產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)升級(jí)，解決原有勞動(dòng)人員的再就業(yè)難題，為社會(huì)提供更多就業(yè)崗位。

3）有利于統(tǒng)籌平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源轉(zhuǎn)型

在國(guó)際國(guó)內(nèi)“雙碳”目標(biāo)下，相比產(chǎn)業(yè)重組退出和節(jié)能減排等防御性和適應(yīng)性反應(yīng)，光伏發(fā)電和氫能技術(shù)等綠色技術(shù)創(chuàng)新是進(jìn)取性反應(yīng)，更能統(tǒng)籌平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源轉(zhuǎn)型兩大目標(biāo)。綠色技術(shù)創(chuàng)新往往能帶來減碳目標(biāo)之外的消費(fèi)者剩余、能夠降低綠色產(chǎn)品溢價(jià)、縮小應(yīng)對(duì)氣候變化成本，綠色技術(shù)創(chuàng)新可以和數(shù)字經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合，帶動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程，并在當(dāng)?shù)匦纬尚碌漠a(chǎn)業(yè)集群。

4）有利于建設(shè)“國(guó)際鍶研究高地”和“鍶高端產(chǎn)業(yè)策源地”

段東平科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鍶元素的增強(qiáng)效應(yīng)、光電效應(yīng)、親骨效應(yīng)和同位素效應(yīng)正在逐步展現(xiàn)出巨大的科學(xué)價(jià)值和產(chǎn)品價(jià)值，如果把研發(fā)團(tuán)隊(duì)直接引入到本地，具備吸引人才和培養(yǎng)高端人才的能力，將引領(lǐng)全國(guó)鍶高端產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)、增加本地鍶產(chǎn)業(yè)發(fā)展寬度和深度、提升本地高密度創(chuàng)新實(shí)力，5年后高值化產(chǎn)業(yè)集群將為本地創(chuàng)造100億元以上的經(jīng)濟(jì)效益。