2015年16日和17日,我院付玉彬教授负责的“海泥电池能源供电关键共性技术和驱动监测仪器实海验证研究”项目,经专家组现场验收和会议验收,达到并超过了合同书规定的所有技术指标,通过了国家海洋局的正式验收。
一般的海洋可再生能源主要来自于水体,例如波浪能、潮汐能、海流能、温差能和盐差能等。为区别传统海洋水体所蕴含的各种能源,付玉彬教授项目组提出“海底沉积物(层)能源发电技术”的新概念,即利用海底沉积物作为电子来源或导电电解质而发电的技术,这里海底沉积物和海水均是电极材料部分和电子来源。这是国内首个利用海底沉积物能源发电(俗称海泥发电)并驱动海洋监测仪器长期运行的项目。项目组充分利用中国海洋大学多学科综合平台的支持,刻苦攻关,从实验室小型装置试验,到中型装置模拟,再到大型装备的试运行,陆续克服了电极材料选型和表面改性处理、发电装备结构优化、升压和储能器件等一系列关键技术,取得了该类大型发电装备陆地实验模拟的成功。
在此基础上,项目组为了适应海底复杂的环境条件,成功设计抗海流冲刷、抗倒伏、抗沉降、耐腐蚀和水密性良好的实海用海泥电池大型装备。在海试过程中,项目组排除了海底底栖动物和沉积蛤蜊壳层影响等技术障碍,在胶州湾海域成功实现该类新型能源发电装备的布放并持续产电输出5V,12V(合同技术指标5~6V),输出功率达到数瓦级,长期驱动海洋温深仪(TD)、海洋水温自动记录仪、温盐深仪(CTD)等监测仪器长期运行16个月以上(合同技术指标3个月)。项目研制的海底沉积物能源发电装备输出功率和运行时间远超国外已有文献报道结果。该装备目前仍然在海上正常驱动监测仪器运行。
这些应用研究成果为下一步工程化和产业化奠定了良好的工程技术基础,并引起了国内许多仪器研制及相关应用单位的关注,许多技术专家到中国海洋大学观摩和技术交流。项目组正在根据海洋工程、水产养殖和蓝色国防等诸多实际需求,设计新一代海底沉积物能源发电技术装备,使之走向工程应用。