碳中和国际研究中心Recherche
RESEARCH

    光伏与储能平台

    该测试平台由光伏和储能两个实验室组成,平台立足于“双碳”的战略目标,以发展可再生清洁能源为主要目的,主要围绕新型太阳能电池器件、模组性能优化、锂电池集成工艺、电压管理系统的开发利用、以及储能材料的设计合成等展开相关研究工作。平台具备国内领先的全流程的光伏器件制备、封装、集成、测试、表征和基础物理研究的设备,以及金属空气电池组装及测试、储能材料合成和表征设备等,主要设备如下:

    (1)ZZF-500型高真空电阻蒸发镀膜设备:可蒸镀有机、低熔点无机物以及各类金属等,广泛应用于光学薄膜、材料、物理、化学、电子、能源等相关学科,以及OLED/PLED/OPV等方面的研究。设备主要特点有:直接将真空室置于手套箱环境中,薄膜制备与后期工序无缝对接;FF200/1300型分子泵作为主抽泵,真空极限高达5×10-5 Pa;采用特殊水冷电极蒸发,既可以蒸发高熔点的金属也可以蒸发有机物;基片台120×120 mm,可以装夹4寸及以下基片;源-基距≥350 mm,膜厚仪监测蒸发速率和终厚,达到良好的薄膜均匀性和重复性。

    ZZF-500型高真空蒸发镀膜设备

    (2)太阳光模拟器及太阳能电池伏安特性测量系统:通过测量IV特性曲线,并进一步进行数据分析处理,可以直接了解到光伏器件的各项物理性能,包括光电转换的效率、短路电流、开路电压和填充因子等。这些数据可以为光伏器件的研究、质检以及应用提供可靠的依据。太阳能电池伏安特性测量系统可用于测量太阳能电池在光照条件和暗场条件下的I-V曲线、串联电阻、并联电阻等;可实现正反向调速扫描与暗电流扣除功能;标准太阳电池校准功能;实现自动多次周期扫描。

    (3)太阳能电池量子效率测试仪:QE系统是光伏研究和生产线质量过程中必不可少的工具,用于准确确定太阳能电池光谱响应/EQE(IPCE)和IQE。量子效率测试系统是为太阳能光伏量子效率测量设计的内量子效率测试系统和外量子效率测试系统,用于测定太阳能电池光谱响应,EQE和IQE。通过积分球配件,将器件的整体光通量收集,并通过计算得到器件的EQE。

    太阳能电池外量子效率测试仪

    (4)原位光谱分析仪:自主研发热台光谱测试平台,用于溶液旋涂过程中、热处理过程中、溶剂气氛处理过程中的的动态吸收光谱、荧光光谱、动态光散射变化。

    (5)狭缝式挤压涂布机:主要用于大面积模组光伏器件的制备,设备通过slot die狭缝挤出模头、供料系统与进料阀体配合,可实现连续涂布、间隙涂布、条纹涂布、网格涂布等类型的涂布要求,涂布用料少,印刷速度快。

    狭缝涂布机

    (6)室内光模拟器:室内光模拟器是为了室内用途的有机太阳能电池或各种感测器而生,可在高精度的LED照明下测量、评价测试样品的特性。可评估符合JEITA规格ET-9101的输出特性。另外,由于亮度可连续性变化,光色(昼光色、冷白色、灯泡色)可切换(选配)的功能来模拟各式各样的室内照明环境。

    室内光模拟器

    (7)储能设备:现有手套箱三台,用于不同类型金属空气电池组装;蓝电测试系统数十台,用于测试电池充放电性能;电化学工作站两台,用于测试电池材料的相关电化学性能;原位差分电化学质谱仪,用于原位表征空气电池充放电过程中产物变化;现有完整的催化反应测试机表征系统,包括光热微型反应器、气相色谱仪、质谱仪、自动化多用吸附仪等。此外,实验室还配备各种实验材料合成及电池组装相关仪器设备,如搅拌器、离心机、烘箱、马弗炉、冷冻干燥机、切片机、压片机、封口机、涂覆机、小型高速震动球磨机等。

    手套箱 原位差分电化学质谱仪

    低碳航空动力与高空飞行环境模拟平台(Center of Excellence for Low-carbon Aviation & High-altitude Simulation,LAHS Lab)是依托北京航空航天大学、北航国际创新研究院、天目山实验室等筹建的重要科研平台。中心瞄准国家航空领域重大战略需求,追踪国际航空科技发展前沿,以“双碳”战略目标为导向,围绕双碳战略下低碳可持续航空发展路线图、航空与环境气候影响等重点方向,开展基础性、前瞻性、新兴交叉的创新研究。具体研究方向包括:可持续航空燃料在各类航空发动机上的适航特性研究、各类航空发动机燃烧与排放测量技术、航空高空排放演变机理、航空大数据和数字孪生交互、机场污染物扩散演化与监测治理等。中心主打“民航缩比、通航整机”低碳航空动力的小型化预研技术路线,已配备涡扇、涡轴、活塞等多种航空动力试车台,拥有自主研制的民航缩比涡扇发动机、已适航取证的通航重油活塞发动机等适用可持续航空燃料的先进航空动力。中心已建成国际领先的航空动力高空复杂全环境模拟系统,具有尾迹云演变模拟(国际唯一)、进排气温湿压同步控制、过渡态调控等创新功能,并满足其他民用衍生研究的高空模拟需求。中心拥有多种先进设备,如满足最新适航标准的航空排放测量系统(国内唯一)、自主研制的宽温纳米颗粒计数仪(国际首台)、燃烧分析仪、振动与噪声分析系统、高速瞬态采集系统等。中心已与中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国商飞北京民用飞机技术研究中心、中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院等相关单位建立长期合作关系,将积极推进低碳航空动力基础研究、关键技术及其成果转化等多维度突破,努力成为国际领先的实验中心,为我国发展低碳航空动力高水平研究、培养多学科交叉的高层次人才贡献力量。

    航空动力高空温湿压复杂全环境模拟系统全景图

    航空排放测试区、三大低碳航空动力试车台

    航空排放适航检测平台正是面向飞机发动机排放的纳米级颗粒物检测方法与系统研制,解决我国商用航空发动机适航难题。目前已经建立了航空排放纳米颗粒检测设备研制、纳米颗粒动力行为、异质凝结等研究需要的所有设备,包括扫描电迁移率分析仪、空气动力学粒径筛分仪、航空碳烟颗粒发生器、吸湿电迁移率分析仪、1纳米颗粒计数仪等重大设备,具备了完善的部件及系统的标定校准能力。已围绕高温纳米颗粒原位测量开展了一系列基础研究与设备开发,发展了高温纳米颗粒异质凝结相关模型,在此基础上成功研制了颗粒计数系统,实现了纳米颗粒数目浓度精准检测,有效颗粒粒径检测下限低于10纳米,满足ICAO法规要求,该设备已经在上海商发实现了对国产民用航空发动机排放纳米颗粒数目浓度的检测,取得了良好的效果。

    航空排放适航检测平台实验室全景图

    航空排放适航检测设备介绍和分区

    多功能高空全环境模拟舱 多功能高空全环境模拟舱是由北航中法航空研究院自主研制,可实现海平面至海拔12km范围内的真实全环境条件(温湿压)的模拟,具备航空尾迹云形成及演化模拟、小型航空发动机全身高空环境试验、污染物在真实气象条件下的扩散演化等多种创新功能,同时满足电子产品、高原生医等其他民用衍生研究对高空环境模拟的需求。环境舱配备有双层真空光学测量视窗、传感器及取样器安装盲板,满足可视化表征等多样化研究要求。

    微纳表征洁净间 用于航空排放测试的洁净间是一种高洁净度等级的特殊实验室环境,通过高效空气过滤器和严格的空气质量管理系统,确保空气中的微粒、细菌、病毒等污染物数量得到严格控制。人员和物料需穿戴专业的洁净服、手套、口罩等,并通过气锁室进出,防止带入污染物。洁净间内配备有专业的航空排放测试设备,如排放分析仪、采样设备、数据采集系统等,确保测试结果的准确性和可靠性。同时,通风和排放设施确保有害物质得到有效处理,避免对环境和人员造成危害。数据采集和处理系统实时记录测试过程中的各项数据,并生成详细的测试报告,为航空领域的技术进步和环境友好发展贡献力量。

    微纳表征洁净间场景图

    碳捕捉、利用封存条件下二氧化碳流动测试平台 该平台是目前国际上设计技术最先进、功能最齐全、管径最大的碳计量平台。该平台可提供二氧化碳单相液、单相气、气液两相、超临界流体流量的测量与标定。参考数据源自称重装置和流量标准表。管路包括水平、垂直和倾斜测试管段,内径为25mm, 50mm, 80mm,杂质气体可以加入到测试管段。测试管段有透明观察窗,可安装高速摄像和其它测试仪器。该平台已为中石油和中海油的CCUS项目提供了重要的二氧化碳测试数据。

    碳计量平台