资料来源:中华全国归国华侨联合会
刘克现任南方科技大学化学系讲座教授、创新创业学院院长、清洁能源研究院院长。他是澳大利亚国家工程院外籍院士、世界著名能源专家。刘克曾在埃克森美孚、UTC燃料电池壳合资公司、通用电气公司(GE)等多家知名跨国公司从事研究工作20余年。在学术创新和能源研究方面取得了突出成就。
刘克的多项革命性原创技术支撑了中国工程科技的进步。微矿分离和微矿生物有机肥技术可以低成本从源头上解决煤炭污染问题、滥用化肥造成的土壤板结问题、养殖业污染问题;甲醇氢能源技术可以解决氢气的储存、运输和安全问题。已在5G通信基站等领域得到论证,还可解决寒冷地区电动汽车续航、电池性能等问题。正在推广的绿色甲醇技术可以解决可再生能源的储能问题,有望进入“碳中和”时代。我国能源安全和稳定发展的保障。
致力于煤炭清洁利用,推动传统产业“碳中和”改造
整体气化联合循环发电(IGCC)追求高效、环保、零碳排放。它是保护生态环境、应对全球气候变化、建设资源节约型社会的重大国际能源项目。具有前瞻性和技术挑战性,也是衡量国家能源科技水平的一项重大标志性技术。在通用电气工作期间,刘克作为首席科学家和气化平台负责人,带领团队开展了新型气化炉、余热锅炉、合成气和高氢涡轮机、碳循环、燃气轮机-空气分离等方面的研发工作系统联动。融合的。该技术应用于位于美国路易斯安那州的全球最大的630MW零排放IGCC火电厂。这座火力发电厂被认为是自爱迪生创立公司以来GE建造的最复杂的工业系统。商业运营已近10年,展示了其卓越的大型工程项目研发能力和研发管理能力。由于在洁净煤转化和IGCC发电领域的重大贡献,刘克荣获2013年“国际匹兹堡煤炭转化创新年度奖”和“GE最佳专利奖”。
刘克根据在GE的工作经历以及在神华北京低碳清洁能源研究院对中国能源和环境问题的深入研究,他敏锐地意识到,如果煤中的矿物质在脱水热解之前不被去除,由于煤炭等不燃成分的分离,难以解决劣质煤提质和自燃问题。同时,煤炭中的矿物质也会因高温燃烧而失去活性,造成资源浪费。
他领导了南方科技大学微矿物分离技术的研发,该技术在燃烧/转化前有效分离煤炭中的微量元素和矿物质,产生悬浮在水和有机液体中的微米级超洁净碳颗粒,例如作为甲醇,并制造清洁的液体燃料类和微矿物生物有机肥料。气化炉采用液体燃料,可以解决煤化工的原料替代和成本降低问题。采用循环流化床燃烧时排放量低于天然气,燃料成本不到同等热值天然气的一半。微矿生物有机肥可以解决因滥用化肥造成的土壤板结和氨气排放问题。已在山东、山西、内蒙古等地进行了田间试验。山东田地已播种5轮,产量显着增加。它可以在处理硬化土方面发挥基础作用。它具有积极的修复作用,并通过增加植物和土壤中的碳封存显着减少碳排放。这就是煤炭行业“碳中和”的技术理念。该技术首套工业化生产装置已落户鲁南化学工业园。生产规模25万吨的产业化项目已于2021年7月成功投产,技术水平全球领先。 10年内可在全国复制,打造至少2500万吨产能,预计年销售收入350亿元以上,利润50亿元以上,助力控制2000万以上数英亩硬化和荒漠化的土地
推广甲醇分布式能源系统,赋能氢能和电动汽车健康发展
美国UTC公司是阿波罗计划航天器氢燃料电池的供应商。刘克曾担任UTC、壳牌、日产联合打造的车载汽油氢燃料电池汽车重大项目的系统工程负责人。该项目耗资超过5000万美元,集传热、传质、催化反应、动态控制于一体。这项复杂的系统工程被当时的美国同行称为化学工程领域的“阿波罗”登月计划。他带领团队开发了世界上第一个车载汽油制氢装置来驱动燃料电池汽车,彻底改变了整个制氢工厂,并将其小型化到汽车引擎盖下。他发明的催化部分氧化(CPO)制氢反应器体积比传统反应器小近千倍。整个75kW制氢系统体积仅78升,却集成了CPO、高温水煤气转化、低温水煤气转化、两级CO选择氧化反应器,还能适应动态控制挑战汽车的频繁加速、减速、停车、启动等。它可以在5秒内完成功率从10%增加到90%,1秒内完成功率输出从10%到90%。 90%回落到10%。产生的氢气可以满足燃料电池汽车的需求。堪称世界上最精致的动感迷你“制氢工厂”。水煤气变换反应器采用新型贵金属耐硫变换催化剂,克服了传统催化剂暴露于空气中自燃、制氢系统体积庞大、动态响应慢等技术问题。该项目的成功引起了业界的广泛报道。连续两年受邀就上述成果发表主题演讲,并受邀加入国际氢能协会并担任理事。由于其杰出贡献,刘克荣获“UTC最高个人技术成就奖”。
车载汽油制氢技术的成功论证,证明了使用液体燃料作为燃料电池汽车储氢介质的技术可行性。 2015年,刘克博士与香港黄英豪先生合作创业,专注于柴油甲醇基燃料替代技术的研发。刘克领导研发的技术已在澳大利亚广泛应用,推动了中美澳三国的技术合作。 2015年当选澳大利亚国家工程院外籍院士。这一荣誉是由澳大利亚国家工程院全体院士投票选出的。每年只能评选出一位对澳大利亚做出特殊贡献、在国际工程科技领域具有重要影响的全球知名非澳大利亚学者。
2016年,刘克受邀担任南方科技大学清洁能源研究院院长、创新创业学院院长、化学系讲座教授。目前承担的主要科研项目有:广东省珠江人才计划团队项目(“新型甲醇基燃料内燃机研发及产业化”)、深圳市“试点团队”项目(“醇醚燃料与煤质燃料电池的应用”)基于醇醚燃料的柴油机“技术及其装备制造技术”),深圳市海外高层次人才团队项目(“甲醇车载制氢及燃料电池系统集成技术研究与开发”)。
我国西部地区弃风弃光可大量生产甲醇(每升可产氢143克,是1升液氢72克的两倍)。选择甲醇作为氢气的载体可以解决氢气的储存和运输问题。甲醇氢能技术目前已经有多个成功示范点。《科技日报》头条新闻于2019年7月报道了该技术。根据现场检查,国网综合能源服务公司已开始推广该技术的应用。
这一系列发明在车辆领域也发挥着重要作用。甲醇氢汽车增程器推广应用后,无需投入巨资建设加氢站和征地。现有加油站可直接改造用于加注甲醇。车载甲醇制氢发电为电动汽车充电,不仅可以解决电动汽车的续航里程问题,还可以解决车内取暖耗电比例高等寒冷地区电动汽车的通病在冬天,电池性能大幅下降。全国城市中心建设充电站的最大成本是土地价格。先建基础设施还是先造汽车,是困扰新能源汽车行业发展多年的“先有鸡还是先有蛋”的老问题。由于引入甲醇在线制氢发电技术,可以将现有加油站改造成燃料甲醇两用站,使新能源汽车产业的发展突破瓶颈。
探索绿色甲醇替代石油煤保障中国安全实现碳中和
太阳能发电的成本接近甚至低于火电,但平均只能在20%左右的时间有效发电(取决于地区),其余80%的时间则依靠储能时间。绿色能源替代化石能源的核心是储能。近年来,刘克带领团队攻克绿色甲醇相关技术。将风能和太阳能转化为绿色甲醇液体存储是成本较低的储能技术之一。
液体是最好的能量载体。如果以绿色甲醇为原料的能源系统能够大规模推广,结合大规模可再生能源发电与储能、智能电网和绿色甲醇管网的有机结合,今天的煤/油经济以可再生能源为基础的绿色电力和绿色甲醇经济,可以利用当今煤炭和石油经济约20%的碳排放来解决中国的交通、电力、供暖和制冷以及石油短缺问题,实现碳减排。中和。