电化学实验仪

储能作为新型电力系统中的关键一环，发展日益受到关注。项目越建越多、系统越来越复杂，安全事故开始冒头，特别是电化学储能电站起火爆炸事故频现，夯实安全之基迫在眉睫。近日，应急管理部办公厅正式发布《关于批准创建应急管理部重点实验室（第二批）的函》（应急厅函〔2024〕256号），由国家电投中国电力国际发展有限公司新源智储能源发展（北京）有限公司（以下简称“新源智储”）牵头，联合中国安全生产科学研究院、应急管理部天津消防研究所、清华大学合肥公共安全研究院、中国科学院软件研究所、广东新型储能国家研究院有限公司共同申报的“电化学能源消防安全联合创新”应急管理部重点实验室获批创建。这是国家部委面向电化学储能全过程安全技术研究和实战应用设立的智储领域首个大型专业实验室。为储能安全保驾护航该实验室是国家电投首个获批牵头创建的应急管理部重点实验室，彰显了中国电力在电化学储能安全领域的技术积累和产业转化实力。“电化学储能在新型电力系统中起到关键作用，也催生着消防安全领域新生态。研究电化学储能消防安全技术、提高电化学储能行业安全水平意义重大。”新源智储副总经理王逸超表示，“安全是储能发挥功能和价值的基础前提。这座实验室能够提升电化学储能电站的安全性能，为下游用户提供更加安全可靠的能源供应。研究成果和技术创新还可以应用于储能电站的设计、建设和运维，降低火灾等事故风险，保障用户的生命财产安全。”面向应急管理实战需求、行业高质量发展需求，中国电力主动担当、科学谋划，于2022年4月部署申报应急管理部重点实验室——定位于突破电化学能源示范与规模化应用过程中的本质安全控制、风险感知识别、监测预警预报、火灾防控、应急处置救援等行业瓶颈，开展以电化学能源消防安全为核心的前沿基础理论、重大原创、颠覆性技术与先进装备研发，推动电化学能源消防与应急救援产业创新发展，促进电化学能源领域应急管理体系完善和能力现代化提升，旨在建设世界一流的电化学能源消防安全联合创新实验室。补齐国家级科研创新平台“拼图”成功申报背后是中国电力“硬实力”的支撑。实验室实行依托单位领导、管理委员会管理、学术委员会指导下的主任负责制，实验室主任负责实验室的全面工作。中国电力党委书记、董事局主席、新源智储董事长贺徙担任实验室主任和学术委员会常务副主任，聘请张来斌院士任学术委员会主任，谢和平、王成山、杨勇平等多名院士任副主任。固定研究人员由一批电化学能源消防安全实战领域的领军人物，具有丰富理论和实战经验教授、高工、博士与长期奋战在实战一线的优秀中青年科技工作者共计79人组成。近三年，实验室取得多项重要科研成果。例如，其研发的热失控早期预警与联合防控系统在国内外多场景储能电站开展应用，累计规模超2.6吉瓦时；研发的电化学能源火灾调查技术为60余项重大灾害事故调查提供技术支撑。此外，建立本领域应用成果15项，为应急管理实战应用提供强有力支撑；孵化本领域产业公司6个，在本质安全材料、监测预警设备和消防设备等领域取得市场成效……“牵头打造‘电化学能源消防安全’国家级科研创新平台，组建‘产—学—研’三位一体的国家队，实验室将补齐应急管理领域电化学能源消防安全国家级科研创新平台‘拼图’。”新源智储储能检测与数据分析中心副经理孙鹏表示。引领电化学能源消防安全孙鹏进一步介绍，实验室已购置及研制的10万元以上实验仪器设备超过100台（套），建设有30余台（套）性能优异、国际领先的大型实验平台装置。面向能源领域应急实战需求，将率先从基础研究方面入手，攻克电池安全问题这一全球性难题，并尽快转化为产业化优势。“我们也遇到过挑战。”孙鹏坦言，电化学储能电站消防安全涉及多个技术领域，需要跨学科知识融合和技术创新。不同领域技术发展水平和成熟度不同，如何找到最佳融合点并实现创新成为难题。“核心技术研发不能仅靠单点突破，而要从‘点’走向‘域’，形成体系化势能。”为此，新源智储采取自主创新与协同创新的“双轮驱动”发展战略。一方面，发起新型电化学储能技术创新联盟，形成以标准带动应用、以应用催生市场、从市场创造需求、由需求引导技术创新的“垂直域创新”新模式。另一方面，联合顶尖科研院所与高校、国内头部储能集成商、电池制造商等成立高端储能科研与实验平台，为电化学储能前沿技术研发提供强大的研发基础与支撑。力争3至5年内，建成行业领先、国内一流、国际知名的电化学能源消防领域高新技术研发创新实验室；5至10年内，成为国内外电化学能源消防安全领域的领导者，成为国家电化学能源消防安全科技创新中心、实战验证中心和战略研究中心。

“100家国产仪器厂商”专题：访上海三信仪表厂 　　为推动中国国产仪器的发展，了解中国国产仪器厂商的实际情况，促进自主创新，向广大用户介绍一批有特点的优秀国产仪器生产厂商，仪器信息网自2009年1月1日开始，启动了“百家国产仪器厂商访问计划”。日前，仪器信息网工作人员走访参观了上海三信仪表厂(以下简称“上海三信”)，上海三信仪表厂总经理吴旭明先生接待了仪器信息网到访人员。 　　上海三信仪表厂成立于1991年，是电化学分析仪器和电极的制造商，已通过ISO9001:2000认证，其产品具有CMC和CE证书。该厂位于中国上海漕河泾工业开发区内，生产场地面积约1200平方米。 　　吴旭明先生(左一)为仪器信息网工作人员介绍上海三信 　　上海三信的产品主要包括：pH计、电导率仪、溶解氧仪、离子浓度计、水质硬度仪以及各类pH电极、ORP电极、电导电极和离子电极。该厂还可根据客户特殊要求进行产品设计和OEM加工。 　　紧跟国际市场趋势 主攻第四代电化学仪表 　　吴旭明先生首先向我们介绍了第四代电化学仪表的特征，“第四代电化学仪表的主要特征是按仪表系列进行规划，从仪器的研发、生产、工艺和质量控制全过程都按整个仪表系列的最高级别(譬如pH0.001级、电导率0.5级)进行设计，对仪表的技术要求、外观设计、操作模式、主要器件、生产工艺等进行统一规划，突破以往单一产品先低后高、先简后繁的开发模式，一开始就从高精度、全系列的多参数仪表着手，再根据用户需求对仪器测量项目进行分类组合，形成单参数、双参数、多参数的不同产品型号，满足用户的不同需求。由于系列仪表遵循同样的设计规则和操作模式，这给生产管理和用户使用带来很大的便捷。”　 表1 第一代至第四代电化学仪表的特点(来源：上海三信仪表厂) 产品分类 仪表特征 第一代电化学仪表 采用静电计管作为输入级，用指针式电表显示测量值的电化仪表 第二代电化学仪表 采用运算放大器和A/D转换集成电路，用电位器调节进行校准的电化学仪表 第三代电化学仪表 在第二代基础上，将一些标准数据储存在芯片中，采用软件技术进行自动校准，具备一些智能化功能的电化学仪表。 第四代电化学仪表 以多参数( pH、mV、离子浓度、电导率和溶解氧 )为设计对象，采用相同的设计规则，硬件材料和操作模式，使用不同软件程序，配置不同的传感器和配件，组成单参数、双参数或多参数的系列电化学仪表。 　表2 国外第四代电化学仪表所占的市场份额(来源：上海三信仪表厂) 第二代 电化学仪表 第三代 电化学仪表 第四代 电化学仪表 2001~2002年 4.8% 77.4% 17.9% 2005~2006年 5.3% 65.3% 29.3% 2007~2008年 2.9% 44.3% 52.9% 2009~2010年 2.9% 33.3% 63.8%说明：以上数据根据美国Cole-Parmer仪器样本中pH计的资料统计　 　　“上海三信统计了2001~2010年美国Cole-Parmer仪器样本中的pH计产品，从统计数据我们可以很清楚地看出国际上电化学仪表的发展现状与趋势：目前，第二代电化学仪表已经很少，而第四代电化学仪表已占据三分之二的市场份额，是绝对的主力产品 但在国内，第二代电化学仪表还占50%以上，第四代电化学仪表所占比例不足15%。” 　　“近年来，上海三信发展很快，除生产电极外，还大力研发仪表制造技术，并直接瞄准国际上最先进的第四代电化学仪表进行攻关。目前，已开发成功MP500系列台式电化学仪表(有25个产品型号)、SX700系列防水型便携式电化学仪表(有11个产品型号)以及SX600系列防水型笔式测量仪(有4个产品型号)。上海三信第四代电化学仪表的生产比例达到70%，第三代电化学仪表占30%，第二代电化学仪表为0，和国际水平完全接轨。” 　上海三信生产的MP500系列台式电化学仪表 　　上海三信生产的SX700系列便携式电化学仪表 　　 上海三信的实验室 　　打造“流动实验室” 　　“相对于进口的第四代电化学仪表，上海三信产品的技术指标与它们的几乎一致，有些性能甚至更好，但我们产品的价格只是它们的10%-20%，具有很高的性价比。” 　　“除台式外，上海三信还提供笔式和便携式的电化学仪表，将仪器、电极、标准溶液及所有附件都装在一个轻便、小巧的手提箱里，配套齐全，打造‘流动实验室’，为用户带来更多实惠和便捷，在环保和水处理行业有广泛的应用前景。” 　　上海三信的电极车间 　　上海三信的仪表车间 　　“小型笔式电化学仪表的市场需求将扩大” 　　“我们的电化学仪表的核心技术(传感器技术、电子技术和软件技术)都是自主研发生产。上海三信研发第四代电化学仪表已三年，在国内处于领先水平，后期要加大新产品尤其是传感器相关技术的研发力度。” 　　“市场方面，上海三信的知名度还有待提高。这两年，我们参加了很多国内和国际的专业展会，今年上半年在中东迪拜，美国奥兰多和俄罗斯参加了三个知名的国际实验仪器展，反响很好。三信产品的市场正逐步扩大，上半年销售创历史新高。我们估计：随着社会的进步，小型笔式电化学仪表的市场需求将逐步扩大。” 　　上海三信的产品展示厅 　　上海三信仪表厂 　　附录：上海三信仪表厂网站 　　http://www.shsan-xin.com http://sanxin.instrument.com.cn

成果名称 大脑多巴胺在体（in vivo）记录用电化学微电极研制 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 多巴胺是中枢神经系统中一种重要的神经递质，其胞体主要分布在中脑黑质致密部和腹侧背盖区，轴突末梢主要分布在纹状体、伏隔核、海马等区域。多巴胺在调节运动、情绪、奖赏等生理功能中发挥着重要作用，其分泌异常是多种神经精神类疾病发生、发展的病因之一。因此，监测脑内多巴胺分泌水平具有十分重要的意义。目前，国内外研究人员主要采用Microdialysis法检测脑内多巴胺的平均水平，但这种方法的局限是无法实时地进行检测。 北京大学分子医学研究所周专课题组研发的在体碳纤微电极电化学监测技术可以灵敏、实时探测脑内多巴胺的分泌，这种方法需要研制在体检测多巴胺分泌的电化学微电极，并采用不同的动作电位编码进行电刺激，以研究在黑质-纹状体通路中刺激模式对分泌的调控作用。 2009年，周专教授申请的&ldquo 大脑多巴胺在体（in vivo）记录用电化学微电极研制&rdquo 项目得到了第一期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。在基金的资助下，通过实验仪器与研制材料的购置，周专课题组开展了富有成效的工作，包括：（1）改进实验室原有的在体电极系统；（2）将该系统应用到具体的大脑多巴胺分泌检测中；（3）优化电极的制作，为更大规模的生产奠定基础。目前，该项目已经顺利结题，其研制的碳纤维电极直径仅7um，制作方便，对脑组织损伤较轻，并已经能够在动物实验中稳定检测多巴胺的异常分泌活动。 应用前景： 多巴胺在调节运动、情绪、奖赏等生理功能中发挥着重要作用，其分泌异常是多种神经精神类疾病发生、发展的病因之一。因此，实时监测脑内多巴胺分泌水平具有十分重要的意义。由于目前临床上没有较好的检测神经性精神疾病患者多巴胺分泌水平的方法，该技术进一步完善后，将在未来应用到临床辅助多巴胺检测和神经外科手术治疗中。