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加强学科交叉推动科技创新

2019/03/14 来源:阳江信息港

导读

工程科学就是把新兴技术与传统技术巧妙结合,大力推动实体经济发展。一些技术瓶颈急需多学科交叉、协同攻关才能很好解决。我们衣食住行都离不开化

工程科学就是把新兴技术与传统技术巧妙结合,大力推动实体经济发展。一些技术瓶颈急需多学科交叉、协同攻关才能很好解决。

我们衣食住行都离不开化工,那些塑料、合成材料同样离不开化工。实际上,如果我们的化工真正做得好,大型的化工企业应该是绿色安全的。

当前我国大力推进电动汽车,关于动力电池用锂的生产和电池回收等问题也需要我们尽快想出解决办法。我国锂资源比较丰富,但一些盐湖的卤水含锂浓度低,镁锂比高。从高镁锂比卤水中提取锂是世界性难题。近年来国内开展了很多研究和开发工作,如蓝科锂业和华东理工大学研发的吸附法,青海锂业和中国科学院青海盐湖研究所发展的膜法,以及中国科学院上海有机化学研究所和清华大学发展的萃取法等,研究工作取得了很多进展,也有一些企业建成了年产数千吨的生产装置。但仍然存在一些技术瓶颈,急需多学科交叉、协同攻关才能很好解决。目前供需矛盾突出,造成电池级金属锂价格飞涨,对电动汽车的发展产生不利影响。

另一个问题是退役动力类锂电池的回收。有人预计到2020年,中国电动汽车产生的退役锂离子电池量会超过50万吨。锂电池回收技术比较复杂,锂电池中重要的是正极材料,里面含有锂、镍、钴等价格较高的金属。退役锂电池随意丢弃,不仅产生环境污染,而且造成资源浪费。如何安全高效地拆解锂电池,避免二次污染和高效、低成本地回收有价金属,都面临很多挑战。目前已有人在研究,但工业上还不成规模,和我国电动汽车的发展还不能匹配。

总之,锂资源提取、利用和回收都有很多化学、化工等科学技术问题,和电动汽车的可持续发展密切相关。以我国发展现状来看,锂资源可能会成为发展瓶颈之一,

加强学科交叉推动科技创新

化学工程和汽车工程等学科应加强学科交叉,一起研究、制定优化的方案来解决这些问题。现在我国强调供给侧结构性改革和高质量发展,对我们工程科学是很好的机遇。

《自然》在2016年4月刊登了一篇评论“七种分离技术改变世界”。文章分析了美国的能源消费结构,其中工业占32%,运输占28%,商业占19%,居住占21%。在工业能耗中,有40%-50%和分离技术相关。这篇文章中提到了七种分离方法,如能大幅降低这些分离技术的能耗,对美国减少能源消耗和减少二氧化碳排放有很大帮助。分离技术是化学工程的核心内容之一,我们同样也在加强研究。

对化学工程来讲,有一个很重要的方向是化工过程强化,就是用更小、更便宜、更高效的工艺设备来代替更庞大、更贵、更耗能的工艺设备,或者用较少设备来代替多个设备。它对供给侧结构性改革,特别是对化工降成本、补短板有特别重要的意义。通过信息科学和先进实验技术结合,以及新技术的应用,可以降低原材料用量,降低能耗,降低“三废”,降低成本,使利润大幅度增加。它也特别有利于安全和环保等。

2015年5月,美国麦肯锡全球研究所 《12种颠覆性技术驱动未来经济》的报告中一段话指出,“技术创新所带来的实际经济收益源自正在趋于成熟的新兴技术与传统技术的巧妙结合”。实际上,工程科学就是把新兴技术与传统技术巧妙结合,大力推动实体经济发展的。

习近平同志在2014年6月9日两院院士大会上指示:“不能想象我们能够以现有发达水平人口消耗资源的方式来生产生活,那全球现在所有资源都给我们也不够用!老路走不通,新路在哪里?就在科技创新上。”对我们来讲,应进一步学习、贯彻,努力加强学科交叉,推动科技创新。■

撰文/费维扬(中国科学院院士、清华大学化学工程系教授)

(整理/刘辛味 本文整理自清华大学汽车工程系3月15日《学科交叉,推动科技创新》主讲报告,文字经费维扬院士审核)

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