2022年8月5日，“六百光年杯”第十五屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽在天津大學圓滿落幕。經過為期半年的選拔和培訓，我校推薦參加全國賽的15項作品13項獲獎，其中一等獎2項、二等獎4項、三等獎7項。我院共三支隊伍參加全國賽，取得了二等獎一項，三等獎兩項的優異成績。其中由我院彭創教授和王旭副教授指導，我院2019級本科生唐偉平作為隊長主持的項目《用于“微電網儲能”的低成本無公害雙離子水系堿性電池》獲全國二等獎，項目成員包括我院2019級本科生劉松操、王皓明、譚巳桃、湯若軒、陳雨橋。由我院周旻老師和電子信息學院謝銀波老師指導，我院2019級本科生陳天驕作為隊長主持的項目《“碳消自如”——二氧化碳礦化養護尾礦基砌塊》獲全國三等獎，項目成員包括我院2019本科生張新霖，邵愛坦，鐘雅倩，李笑陽等。由我院汪的華教授和化學學院胡曉宏教授指導，我院2019級本科生高焌棋作為隊長主持的項目《去蕪存“氫”——基于可再生能源驅動的電解去污制氫一體化裝置》獲全國三等獎，項目成員還包括我院2019級本科生許思敏、賀雪慧等。

《用于“微電網儲能”的低成本無公害雙離子水系堿性電池》項目

針對現有蓄電池儲能技術存在的成本較高、安全性能較差、潛在重金屬污染等問題，本團隊在水系鈉電池基礎上，将存儲Na⁺的水系鈉電池負極與可嵌入OH^-的正極結合，設計了一種适用于微電網儲能的雙離子水系堿性電池。

該電池正負極分别為燒結法制備的Ni₂P微球和碳包覆優化的NaTi₂(PO₄)₃，通過燒結實現碳層對磷化鎳原位複合，有利于提高電極材料在高電流條件下的反應動力學；對NaTi₂(PO₄)₃碳包裹優化後增加其循環穩定性和導電性，通過多孔碳層的雙電層行為減弱電池負極容量的短闆效應。電池電解液為廉價且相對安全的NaOH水溶液，在充放電過程，負極和正極分别嵌入/脫嵌Na⁺和OH^-，實現陰陽離子共同參與電極反應，進而提高器件比容量。

經實驗測試和應用評估，電池容量可達到75 mAh g^-1，總成本為0.35-0.45元/kW·h，約為鉛酸電池的75%。此外，該電池具有全生命周期環保性等特點，不僅能實現有害物質零排放，降低後續處理的碳排放量，能滿足微電網大規模裝機需求，而且在啟停電池、小型電動車等領域也有良好應用前景。

《“碳消自如”——二氧化碳礦化養護尾礦基砌塊》項目

針對二氧化碳礦化養護傳統混凝土所帶來的環境壓力和資源消耗，本團隊基于二氧化碳礦化養護技術，考慮如何減少水泥消耗量和對已排出的二氧化碳進行回收利用，設計了一種基于尾礦和尾氣處理的新型改進方法——二氧化碳礦化養護尾礦基砌塊。

裝置基于二氧化碳礦化養護技術設計養護箱，同時耦合多傳感器協同的智能控制系統。養護箱根據傳感器的反饋進行實時響應，實現對養護過程的自動化處理。混凝土制作使用粉煤灰、鉛鋅尾礦代替部分水泥，利用尾氣中的二氧化碳進行礦化養護，實現固廢和氣廢利用流程耦合，從而達到節能減排的目的。

經過實驗測試，與傳統養護方法相比，本項目使用固廢降低水泥比例，有效減少水泥使用帶來的碳排放量。每噸生态混凝土較等質量傳統混凝土減少了90kg水泥用量，回收利用了320kg尾礦，減少二氧化碳排放超過165kg。此外，還可以通過合理的工業設計利用廢氣中的高溫，促進碳酸化反應。本項目所制備的生态混凝土除了應用在工業固廢和建築材料領域，在礦區地下充填方面也有較好的應用前景。

《去蕪存“氫”——基于可再生能源驅動的電解去污制氫一體化裝置》項目

在“雙碳”戰略目标下，氫能是我們實現“淨零脫碳”未來的重要途徑。本作品為推動灰氫向綠氫轉變，把産氫與印染廢水處理相結合，以解決印染産業發展痛點，促進綠氫能源發展。

本作品利用太陽能、風能等可再生能源發電儲能驅動，耦合電解水制氫和廢水處理系統，制備高性能去污制氫一體化電解器。電解器基于質子交換膜電解水制氫技術，陽極和陰極通過質子交換膜緊貼形成膜電極，零間距結構，電解過程隻需使用純水。其中陰極制氫系統采用MoC-Mo₂C異質結塗層析氫電極，電解器中央利用Nafion質子交換膜傳遞H⁺、阻礙氣體交換，陽極采用PbO₂膜電極。陰極區析出氫氣，可以将氫氣儲存并進一步利用，陽極區通過電極析出O₃，利用高級氧化體系處理印染廢水。本裝置在1.6 A/cm²下工作産氫效率可達79%，産臭氧效率達33%，年儲能198×10³ kW·h，年減排二氧化碳623 t。

本作品預期應用于印染工廠或生态工業園綠色處理綜合廢水，同時制取氫氣進行儲能，減少環境污染，降低企業的碳排放量；也可移植入家庭，營造無碳住宅；在光伏發電、風能發電地區起到儲能作用。