日前，“建行杯”第十六届大学生节能减排社会实践与科技竞赛国赛决赛落下帷幕，低碳学子在紧张激烈的比赛中突出重围，再创佳绩！据悉，本届大赛共有638所高校参加，其中260支队伍进入决赛参与角逐，低碳学院学生科创团队“‘引’水思源海洋农业-可持续光热海水蒸发淡化与自动化灌溉系统”在全国节能减排大赛中荣获二等奖, “用于换电站的太阳能液流电池技术”荣获三等奖。

赛事介绍

全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会指导，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主办的学科竞赛。该竞赛充分体现了“节能减排、绿色能源”的主题，紧密围绕国家能源与环境政策，紧密结合国家重大需求，在教育部的直接领导和广大高校的积极协作下，起点高、规模大、精品多，覆盖面广，是一项具有导向性、示范性和群众性的全国大学生竞赛。目前全国几乎所有211大学都积极参与其中，本届更是有5万多名师生参赛，提交作品数量达6852件。

优胜队伍分享

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①‘引’水思源海洋农业-可持续光热海水蒸发淡化与自动化灌溉系统项目

指导教师

张垚鑫

低碳学院副教授

团队成员

袁思哲     毛可      张天予      王龙     胡夏茹     王俊翔

项目基本思路

农业领域产生的温室气体急剧增长，同时，我国“人增地减”的矛盾日益尖锐，因此发展低碳绿色的海洋农业势在必行。然而，海水不可直接用于灌溉，海洋农业面临严峻的灌溉难题。海水蒸发淡化具有能耗低、成本低、运营维护简单等优点，张垚鑫老师团队以海水光热蒸发为出发点，设计了面向可持续海洋农业的创新装置，旨在实现海水的高效稳定蒸发淡化与农作物的同步灌溉种植。“引”水除盐和倒置冷凝的设计，克服了传统海水蒸发淡化技术热损高、盐污染、低效冷凝等问题，并充分利用了太阳能板废热，实现“电能-淡水”高效联产，具有明显的节能减排优势。

图 1 作品结构及运行示意图

（1.太阳能光热转换及蒸发热源装置  2.海水单向流蒸发结构  3.倒置蒸发冷凝装置  4.同步冷凝与灌溉装置）

图 2 作品模型展示图

图 3 作品工作示意图

项目核心优势

如图4（a）所示，作品采用的单向流水传输策略是强迫对流传热传质在界面蒸发领域的一次突出体现，有别于传统漂浮结构的被动水盐扩散，该技术在隔离水体的基础上可以保障充足的水供给，并避免盐分在蒸发界面的积累沉积,如图4（b）所示，因而可以兼具耐盐稳定性与高蒸发效率；此外，以倒置冷凝结构为主体的冷凝-灌溉一体化耦合设计能够提升集水速率与灌溉用水的利用率，避免了水资源的浪费。

图 4 海水单向输运除盐（a）结构示意图；（b）原理示意图

项目前景展望

我国海洋资源十分丰富，根据国家海洋局数据，2020年全国海洋农业总值4345亿元，占海洋生产总值的4.6%，发展前景十分广阔。本作品采用太阳能海水界面蒸发淡化技术，为海洋农业灌溉难题提供了行之有效的解决方案，并提出了蒸发-冷凝-灌溉一体化耦合装置，既可以有效节约耕地面积，在海岛等淡水资源匮乏、农作物运输困难的地区推广使用，又可以满足当地居民对新鲜蔬菜的需求，还可以实现“电能-淡水-蔬菜”高效联产，为当地居民的能源需求和淡水需求提供保障。

图 5 一种适用于海岛的“电能-淡水-蔬菜”联合供应示意图

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②“用于换电站的太阳能液流电池技术”项目

指导老师：纪亚

团队成员：蔡一冲 王体东 马劲 韩征 荣思达

随着新能源汽车的普及，公共充电需求不断攀升，但公共充电资源紧缺，供需失衡严重。同时，高速公路充电堵车、排队等问题也严重制约了新能源汽车的普及和发展。为了解决这些问题，本项目设计了一个太阳能液流电池技术与锂离子动力蓄电池包相结合的换电站方案。该方案主要目的是降低换电站的充电成本，提高换电站的运营效率和服务质量。

具体而言，本作品采用了锌铁(Zn²⁺/Zn //[Fe(CN)₆]^3-/[Fe(CN)₆]^4-)液流储能系统，利用硅基光电极收集太阳光并转化为直流电，为换下来的锂离子动力蓄电池包进行快速补能；并且，本作品引入了靶向固体材料，从而提高储能系统整体的能量密度；此外，还设计了智能管理系统，对锂离子动力蓄电池包进行状态监测和维护控制。

项目照片

液流电池装置结构图

太阳能液流电池示意图

光电极示意图

直击节能减排热点痛点，用科技赋能“双碳”，此次大赛成为低碳学子投身生态文明建设领域的各类科技创新，敢于挑战超越、追求至善卓越的一次生动实践。低碳学院致力于探索科创育人平台，助力创新人才培养，调动学生参与科创的主动性和积极性，增强学生的创新意识、创造能力和团队协作精神，呈递了兼具创新性质、实用性、可行性的优质科创作品，实现以赛促学，以赛促教，并为迎接2024年全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛做好准备。