《异质集成赋能硫系材料光子器件,解锁更多新可能》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2024-09-09
  • 集成电路技术作为信息通信行业的基础,过去几十年以来在信息获取、信息传输、信息存储以及信息处理等方面发挥着重要作用,极大地改善了人们的生活方式与工作模式。随着集成电路特征尺寸逐渐达到物理极限,摩尔定律发展速度逐步放缓,晶体管的发展速度无法匹配当今算力的增长速度,集成电路的瓶颈逐渐显现,因此,探索新型融合方式和封装工艺成为行业的关注热点。光电子集成技术应运而生,为该难题提供了有效的解决方案。

    光电子集成技术的发展离不开各种功能材料的支撑。早期用于制备光电子集成器件的材料主要包括硅和氧化硅。近年来,还涌现出了多种光电材料,包括氮化硅、铌酸锂、氮化铝、碳化硅、氧化铝、硫系玻璃等,为光电子芯片的发展注入了新的活力。其中,硫系材料可以在多种衬底上沉积成膜,并且与其他光子集成材料平台兼容性较高。因此,近年来硫系材料在相变薄膜激光直写、非线性集成光学、微波光子学等领域发挥了重要价值。

    值得一提的是,目前没有一种材料能够同时满足光信号产生、传输、调制、探测等全链条的功能需求,因此研究人员普遍认为异质集成或者混合集成是解决当前光电子集成器件困境的可靠方案。

    片上声光调制器

    片上声光调制技术研究伴随着片上光子学技术的蓬勃发展而出现。铌酸锂智能切片以及键合技术的问世使片上声光调制器件的研究进入了快车道。2019年,人们首次实现了在500 nm厚的薄膜铌酸锂上集成叉指换能器、声子腔和低损耗光子波导等器件从而实现声光调制。

    硫系材料-铌酸锂混合集成的声光调制器可以更好地利用铌酸锂优异的压电特性和硫系材料突出的弹光特性,实现片上声光调制效率的最优化。在该团队提出的Ge25Sb10S65-LN异质的微环谐振器中,在声波作用下微环的输出功率被成功调制,其声光调制效率是已报道的非悬浮结构实现的最高效率。

    基于硫系材料-铌酸锂混合集成平台,再结合新型高效的光子波导和声子谐振腔结构,必将在声光调制领域展现出更大的优势,是未来最有潜力实现声光调制芯片商业化的技术路径之一。

    图1 基于硫系-铌酸锂混合集成平台的微环声光调制器

    片上非线性参量频率转换

    二阶非线性效应是许多经典光学和量子光学应用的基石,芯片层面实现高效χ(2)过程不仅丰富了光子集成电路的功能,而且功耗低,引起了人们的极大兴趣。迄今为止,已经有各种材料平台被用于实现芯片层面的二阶非线性作用,包括本征χ(2)非线性效应材料,如铌酸锂、部分Ⅲ-Ⅴ材料以及需要外部诱导χ(2)非线性的硅和氮化硅等。

    为提高转换效率,研究人员提出了通过色散设计实现模式相位匹配、腔增强型二次谐波(SHG)、超表面结构辅助方法以及自适应方法校正等方法。此外,连续体束缚态与模式相位匹配相结合的无刻蚀策略也被提出,但由于器件损耗较大,且基于连续体束缚态原理只能在某些离散波长上实现低损耗传输,该策略不适用于宽带参量频率转换应用。

    基于硫系-铌酸锂异质集成材料波导平台,也可以实现高效的二阶非线性光学参量过程。通过进一步引入高品质因子微环谐振器,有望进一步提高转换效率,为开发基于χ(2)的各种芯片级功能器件带来巨大前景。

    异质集成方案的提出填补了硫系薄膜中二阶非线性效应的缺失,有助于丰富硫系光子集成电路的功能。此外硫系材料独特的光折变特性还可用于制备可调二阶非线性器件,未来微腔克尔非线性频率梳和高效SHG自参考有望结合,以实现光学频率合成和光学原子钟的单片共集成。

    图2 硫系-铌酸锂异质集成波导结构应用于高效参量频率转换。(a)波导截面示意图;(b)有效折射率在通信波段和可见光波段随波长的变化关系

    片上光波导放大器

    掺铒光纤放大器与波分复用技术的结合极大提高了通信容量与速率,是光通信历史上的里程碑事件。近年来随着大规模光子集成器件的提出与升级,已经有多种材料被用做稀土掺杂光波导放大器的主体材料,包括氧化铝、铌酸锂、氮化硅、氧化镓、磷酸盐等。

    硫系材料近年来被广泛应用于片上超声成像、微腔克尔光频梳、拉曼激光等,但是上述报道的输出功率都比较微弱,因此探索硫系平台高效光放大势在必行。尽管如此,硫系材料本身的稀土离子溶解度仍然较低、稀土离子的配体环境和发光机制十分复杂,且部分组分材料体系的光诱导损耗不可忽略,导致其直接掺杂光波导实现的增益效果差强人意。

    该团队在高有效掺杂浓度Er3+:Al2O3薄膜的辅助下实现了新型高效片上波导放大器,避免了共热或共溅射方法直接掺杂硫系薄膜带来的稀土离子掺杂浓度低、发光效率差、波导刻蚀难度大的问题,证明了异质集成方案实现高增益片上光波导放大器的可行性,彰显了硫系光子平台的制备灵活性与功能多样性,为硫系平台单片集成信号处理器的实现提供了借鉴。

    图3 硫系-掺铒氧化铝异质集成光波导放大器结构。(a)1480 nm泵浦光作用下对应的铒离子能级结构示意图;(b)Er3+: Al2O3-GeSbS波导截面示意图以及1480 nm和1533 nm波长对应的TE模式分布;(c)螺旋线波导结构示意图

    未来展望

    硫系材料在光子集成电路中具有巨大潜力与应用价值,然而,硫系材料异质集成的进一步发展仍面临诸多挑战。未来,还需要在理论基础和制备工艺等方面进行完善,以解决硫系异质集成光电器件在封装、集成化等方面的问题,使其满足可编程器件、光计算、微波光子学和量子光学等关键领域的重大战略需求,从根本上推动其在更多场景的创新应用。

相关报告
  • 《前沿 | 多材料体系三维集成光波导技术打造“双高”光波导器件》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-09-02
    • 随着高速光通信、智能光计算和灵敏光探测等领域的快速发展,光子集成系统正成为重要发展趋势,其对于单元器件性能、系统集成度和可拓展性提出了更高的要求。多材料体系三维集成技术突破了传统单一材料体系的器件性能限制、以及二维加工与集成技术的面积与集成度限制,有望实现高速率、高效率、高密度以及低功耗的新型光电集成系统。 华中科技大学王健教授和张宇教授所在的多维光子学实验室(MDPL)团队围绕三维堆叠技术和飞秒激光加工技术这两类主要的多材料体系三维集成光波导技术,详细介绍了十几年来多材料体系三维集成光波导的发展与应用,并展望了多材料体系三维集成光波导技术的未来趋势,该文被选为《光学学报》“信息光子器件与集成”专题(第44卷第15期)的亮点文章。 随着大数据和人工智能时代的到来,高速大容量光通信、高性能计算、高灵敏感知探测等技术飞速发展,作为重要支撑的光子集成系统在受到越来越多关注的同时,其对单元器件的性能以及系统的集成度和可拓展性等也提出了更高的要求。 光波导作为光子集成系统中光学连接的基本单元,相较于传统的电缆,具有更快的传输速率、更低的损耗以及更强的抗电磁干扰能力等显著优势。传统的光波导结构主要采用半导体二维加工方式制备,通常只能在同一平面内传播光并且受限于衍射极限,进而难以像微电子器件一样通过工艺制程的提升来实现器件尺寸的微缩,此时单一芯片上集成器件的数量会受到芯片本身面积的制约。 为了突破传统二维集成技术的限制,发展三维集成技术十分必要,其可以通过更充分地利用空间以实现更高的性能和集成度。以硅基光子平台和飞秒激光加工平台为代表的多材料体系三维集成光波导加工技术为这个问题提供了新的解决方案,多材料体系三维集成光波导器件如图1所示。 图1多材料体系三维集成光波导器件 三维堆叠技术 三维硅光子集成电路借助三维集成光波导实现更复杂的光路设计与更高的集成度,其将不同的二维波导通过多种方式三维集成在同一芯片上。利用三维堆叠技术制备的芯片的基础是二维波导,其材料与结构特性会对芯片性能产生影响,目前制备最为成熟、应用最为广泛的二维波导主要是硅基光波导。 层间耦合器 在三维集成光波导中,层间耦合器作为连接不同波导层的关键器件,对芯片性能有着显著的影响。光在一层波导中传输经过层间耦合器会耦合到另一层波导中,实现三维结构的光学传输路径切换。层间耦合器按照应用于不同材料场景可分为硅/氮化硅层间耦合器和硅基异质集成层间耦合器,按照耦合方式可分为倏逝波耦合器、光栅耦合器和直接3D波导耦合,如图2所示。 图2 三维层间耦合器。(a)倏逝波耦合器;(b)光栅耦合器;(c)3D波导耦合器 光电融合集成器件 随着数据中心互连带宽需求的不断增长,传统电互连在满足数据中心带宽和能耗要求方面逐渐面临瓶颈问题,而光学信号具有衰减小、能耗低和带宽大等特点,并且硅基集成光子器件能够使用成熟的CMOS加工工艺,因此将光子芯片集成进数据中心能更好满足增长需求。为了提高光互连性能,除了发展无源光波导器件的三维集成技术,有源光芯片中器件和对应电控制模块之间的异构集成方案也受到了广泛关注,主要可以分为单片集成、2D集成、2.5D集成和3D集成四类。目前,2.5D和3D集成技术已经被应用于高性能光发射机、接收机、波分复用收发器和光互连模块等,如图3所示。 图3 三维集成光发射机/接收机。(a)基于硅中介层和低温共烧陶瓷的2.5D集成四通道硅光发射机;(b)基于16 nm CMOS 鳍式场效应晶体管的2.5D集成接收机;(c)基于铜柱的3D集成CMOS/硅光接收器;(d)高灵敏度25 Gbit/s的3D集成硅光接收器 飞秒激光加工技术 飞秒激光直写技术在光子集成器件的制造中也发挥着重要的作用,其利用飞秒激光脉冲的超短持续时间和高峰值功率来实现对透明介质材料的精细修改。与传统的光波导制造方法相比,飞秒激光直写技术提供了一种更为灵活和可控的三维加工手段,在多种材料平台(如玻璃、晶体和聚合物等)上都能够实现复杂光子结构的直接写入,从而在光通信和光信号处理等领域中具有广泛的应用前景。 飞秒激光加工技术常用于无源器件的加工,包括偏振复用器件、模式复用器件、扇入扇出器件和拓扑结构器件等:偏振复用器件利用波导的双折射效应实现不同偏振态光信号的复用和解复用,从而增加系统的传输容量;模式复用器件通过在多模光纤中复用不同空间模式的信号,进一步有效提高通信容量,如图4所示;多芯光纤扇入扇出器件解决了多芯光纤与单模光纤或光子集成电路间的高效耦合问题,为构建高密度集成光电子系统提供了解决方案;近年来拓扑光子学因其能够利用光波物理维度来探索复杂的体和边缘拓扑状态而备受关注,而波导光子晶格可广泛用于构建光子拓扑结构,为深入探究拓扑效应与粒子相互作用之间的交互作用提供了新的途径。 图4 基于定向耦合器的模式复用器。(a) 均匀波导定向耦合器;(b) 锥形波导定向耦合器;(c) 片上轨道角动量(OAM)模式复用解复用器 多材料体系三维集成光波导器件未来正朝着多样化、集成化、规模化、功能化的方向发展。在材料体系方面,一些新兴材料与现有集成器件的结合值得期待;在集成方式方面,更多的异质异构三维集成和先进封装技术及其有机结合值得研究;在调控维度方面,多场多物理维度融合、多种功能融合、光电子与微电子深度融合等光电融合三维集成具有重要意义;在集成规模方面,大规模、可扩展、低成本的三维集成芯片是重要的发展方向;在功能性方面,未来更多样的芯片、器件、模块、系统和更广阔的应用值得期待,三维集成光波导技术和器件将对此进行赋能。 总体来说,相比于现有的光电集成器件,多材料体系三维集成光波导器件的集成度显著提升,随着设计优化到工艺制备再到测试应用流程的不断完善,其在高速大容量光通信、数据中心光互连、高性能光计算、量子信息处理与智能微系统等众多领域中具有重要的应用前景。
  • 《“中国必须突破新材料核心技术” 干勇院士:新材料与新能源汽车》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-11-21
    • 2019年11月18-20日,由中共宁乡市委、宁乡市人民政府主办,宁乡高新技术产业园区管理委员会、宁乡市委统战部承办,起点锂电大数据、起点电动网、SNEC新能源企业家俱乐部联合主办的第5届中国(宁乡)新能源企业家年度峰会暨固态电池技术论坛(同期第5届起点金鼎奖颁奖典礼)在长沙宁乡通程温泉大酒店隆重举行。 来自300+电池厂/主机厂 500+材料设备企业领导相聚宁乡,共谋新能源产业发展。 在19日举行的开幕式论坛上,中国工程院院士干勇先生作《新材料与新能源汽车》报告。以下为现场实录: 图:中国工程院院士干勇 尊敬的旭明市长、钟利仁部长、主持人: 非常高兴来参加宁乡新能源产业3.0时代高端论坛,我在几天前刚到长沙参加了新材料协会论坛,上刚刚做了一个报告,是《制造强国的基础能力建设》,因为这是中材办交给工程院的任务,整个制造业发展有新动态和挑战。而新材料与新能源汽车,切合今天的主题,我改的比较匆忙,我是想交流一下。 工程院做工程科技发展战略时,本来就是战略咨询单位,是一个智库,像国务院和各个部委递交各种重大的工程战略咨询报告,国家科技发展和未来10到15年的全球格局和产业分工体系将发生深刻变革,产生基础能力提升。又根据新的材料和与美国全面的较量已经成为常态,下一步怎么办?所有的制造业强国的领域都是瞄准的重点,国际环境的深刻变化,美国优先、中美关系发生变化,是保护主义和我们的多边主义到连纵主义的较量。 一大批新技术将广泛应用,更多新技术突破继续涌现,通过网络通信和感知、工程控制、机器人、人工智能来提高我们先进技术的水平。 还包括高端装备,提了7个领域,一会可以看一下。还有新材料、生物、新能源,包括绿色环保和产业模式的变化,这里面就涉及到制造格局的深刻变化。以美国为首的发达国家想把新兴国家和资源提供国家进行打压。制造业比重方面,中国在下滑,发展动力不足,出现了过度去工业化的现象,占GDP的比重方面,较2017年下降了29.3%。资本逐利特性大量涌入房地产和金融业,产业结构仍处于中低端,产业附加值低,企业家对发展前景信心不足,中国10个银行的利润占了中国金融500强公司利润的50.7%。 还有一些核心技术、工业“四基”和关键装备受制于人,包括产业的体系、算法、设计、代工、生态环境等,已经是核心短板中的重灾区,包括人工智能高端传感智能也垄断在国外的企业手里。我们统计了130多种高端技术材料,32%是空白,特别是信息技术的特种材料。 中国制造10个重点领域里面有7个领域,包括装备、数控机床、机器人航空航天、海洋工程、新能源汽车、电力装备、智能电网等,信息技术和新材料是基础,包括生命科学。现在信息技术和能源技术的发展,新材料的开篇已经有所变化,正在提升,现在提出“超高性能”“超高纯度”,这是新材料发展的特点,要做中长期的打算和战略安排,很多地方是拼命赚钱都赚不到钱,但是也砸,不砸就跟不上。 新材料是国家高端材料的壁垒,垄断性越来越强,日本东丽垄断了碳纤维,美国铝业垄断了飞机使用金属材料80%的专利。 学科的交叉,包括基础学科的突破,使材料有了新的变化,物理深度融合诞生了高温超导材料。 当然中国的材料体系非常完整,我们是大国,将近20多种材料在全世界的数量都是第一,钢铁占了52%,水泥占了56%。 数量和材料的专利的任务也达到了全世界第一。这些过程中,特别是锂电池、新型电池材料等发展很快。半导体照明、高性能钢材料等,我们都有长足的进步。 抢占未来制高点,新材料还在不断涌现,我们不能放过。转方式、调结构,由于重大工程、高端装备的需求,中国必须突破新材料核心技术。 高端新材料是重大工程成功的保障,材料是国民经济建设、社会进步和国防安全的物质基础。 最近正在做2030的重大课题专项,对新材料,中国的任务很重,这是强国的表征。数万台发动机在今后十年当中表现出来。 所有的制造业核心元器件的应用,这些高附加值产品往往都是国外提供,我们做集成、装配、加工中心。材料分成13类。 高端装备特种合金,先进钢铁,还有海洋的深海用材。 我们晚了20年,目前600度超强零件的基础中国改造了3亿多千瓦,占全世界80%以上,非常成功,而且出口占据国际市场的30%左右。 深海油气开采的关键材料,这些核心的高端空白,低端不能用。 高端装备,特别是轴承,包括汽车轴承、高铁轴承、数控机场轴承,几乎全部都是进口,160公里以上的动车组所有的高端轴承全部进口,每年高铁进口8万到9万套轴承。包括汽车自动变速器。 为了适应汽车批量化,中国吉帕级高性能汽车钢板,而且迅速占领了国际国内的大量市场,都是以强化为主,包括淬火配分,对汽车的轻量化起了决定性的作用,性价比非常好。车身制作284公斤,减轻了17%到29%的重量。 所以在与其他钢,其他国内外厂商,206家在应用,累计供货141万吨,占领国内市场超过60%。 高温合金,这是发动机核心材料,我也不谈了。 钛合金、铝合金,这里面已经制定了轻量化的规划包括先进民用飞机、海洋石油工程。 钛合金是非常遗憾的领域,钛合金的性能非常好,海洋、天空、陆地,这是第四代革命性的材料,轻,比强度高。但是长时间来,就在5万吨、7万吨徘徊,去年达到了7.4万吨,而且包括湖南的众多高端钛合金生产装备已经起来,但是很奇怪,钛在地球的储量是铜的80倍,全世界用钛合金在用到20万吨,在地球上什么储量最大,什么东西才便宜,像铁。只有钛储量多,但是价格昂贵。一定有一种低成本的技术没有被突破,现在正在找这种技术。原来使用镁还原得到海盐钛,中国的技术还在继续进行,我们走在前面。 镁合金,有两个问题,腐蚀性、强度,这两个问题都得到解决,丁院士在镁系统合金中采用各种技术,非常好的协同强化效应。包括耐蚀性,现在通过超声阳极氧化法,和镁合金完全一样,我们每年供应95%以上,国内的镁大量的应用,最近应用到20多万吨,每辆汽车上平均应用不到5公斤。所以希望通过一系列技术来减轻重量。 现在飞机上如果用镁合金将是极大的减重,镁合金有一个致命缺点高温自燃,所以波音他们最近签订了协议,美国的FAA计划将于年内取消商业飞机禁镁的禁令。 在高铁、地铁、摩托车、3C产品的应用,包括电池上的应用,镁干电池,海水激活电池,这非常有前景。 镁合金的弹性模量与人的骨头相当,易降解。我们希望10到15年后镁合金汽车行业用到150万吨左右,这是庞大的减重计划和目标,国家的轻合金制造创新中心正在筹备。 2020年要有20万吨左右用到车身板,到2050年大概有30万吨左右用到车身板。 铝加工,大型的铝的挤压件完全国产化,而且都是由很多民营集团来实现的。 新一代飞机大型整体式的结构件。高性能陶瓷与玻璃这里面对陶瓷材料不讲了。范景莲教授做了很多工作,最近2个陶瓷材料的院士,很厉害。 2020年需求预测,能量转化1.5万吨。新型高分子材料,民用交通和医疗卫生用聚烯烃材料,食品安全用钛系催化环保型聚酯。 高性能纤维与复合材料,碳纤维符合材料一定是各种交通工具应用的材料主体。国产化碳纤维低成本化,特别是汽车领域的应用,最近看到宁波所,他们在碳纤维汽车上面的应用做了大量的工作,中车也在大型的高铁上采用车体材料碳纤维的实验,将会为我们大规模的发展。 稀土新材料,资源第一、产量第一,是重要的战略优势资源,5月20号习总书记视察了基地,使用了4公斤的稀土,猛禽战斗机实现了超音速巡航功能。惯性导航的系统材料。 卫星、飞船的姿态控制、轨道调控都是材料的应用。先进战机多用发动机,包括机器人、数控机床。 包括了催化材料、高性能的稀土永磁材料用于全车数十个电机和传感系统,特别是磁动力系统。 现在在城际列车上大量应用,千瓦的电机已经出来节能18%到30%左右。 下一步创新点,是磁在新能源汽车里面得到大量的应用。 磁的创新点在哪里?磁动力体系上,永磁调速之后,中间可以是柔性连接,这样没有摩擦、没有接触、没有润滑。永磁轴承有悬浮轴承,应用转子动力学、机械学、电工电子学,无噪音、噪音小、耗能低。潜艇的隐身能力大大加强。 永磁制动,应用在电梯安全永磁制动系统、汽车永磁缓速器、轨道交通永磁制动器。 永磁齿轮、变速已经完全不用齿轮摩擦了。 所以永磁的产业非常大,我认为应该发展起来,磁产业应用方向,涉及战略性达9个门类。 混合动力技术可用于氢燃料汽车,这是非常好的方案。 每辆混合动力汽车要超过10公斤,价格很低,这非常有用。 包括催化剂,催化剂材料给我们压力很大,基础研究不足,国六突围,必须在轻稀土上打一个漂亮仗,在北京催化剂的研究院。 新型显示材料,主要是激光显示材料。 第三代半导体材料,支撑绿色、智能、泛在技术,满足国防安全、信息安全、智能制造、节能减排。第三代半导体的需求将会上来。美国2030年的用电,他与2018年相比,发电量降低11%。 新能源汽车发展趋势,美国DOE规划2020年到2025年,效率、密度、成本必须要达到新的高度,效率、电控达到98%,密度100千瓦每升,成本2.7每千瓦每美元。 所以第三代半导体优势就出来了,相比SI,有3倍的热导率,有3倍带宽度,10倍击穿场强,高电流密度、高开关速度高温,低导通电阻,冷却系统简化,更高效率。体积可以减少到三分之一到五分之一。系统的物料成本大幅度的下降。 电动汽车用功率半导体模块的占比,到2023年要达到50%。车联网和能源互联网是相通的,有巨大的结合作用,对国内碳化硅的发展历程,国家材料委员会和重大专项的编制组做了新的安排,所以电力电子技术启动,碳化硅6英寸产品成熟,国际有一些差距,但是我们的水平正在提升,包括株洲团队,他们在高铁的IPTV上做的很漂亮,在6寸的碳化硅上做了很多工作,20多家汽车厂商已经在车载充电机中使用碳化硅。主要用于电能转换、电机驱动、充放电、电源变换三大产品领域,这是我们的方向。 绿色能源,2020年锂离子动力电池单体的比能量达到300万。新型锂离子电池,国家成立了锂电电池的创新中心,现在是在高容量三元材料大量应用,硅碳符合材料必须上来,可能突破350瓦时的能量,最后是全部钛电池已经接近成熟。探索富锂锰基固态电池,锂硫电池。 新能源汽车发展将推动全球能源资源需求发展重大变化。 全球新能源汽车产业已进入快速发展期,2035年中国新能源汽车产量将占汽车总产量60%。 全球新能源汽车产业进入高速发展阶段,2018-2035年,中国汽车产量将从2781万辆快速增至4600万辆,新能源汽车产量将从127万辆快速增至1700万辆。到2020年,新能源汽车产量将达到200万辆,新能源汽车的发展将使全球石油消费的顶点和提前到来,中国少用2亿吨石油,因为用电代替的石油,中国的电是用煤,所以是煤电转换比,威胁美国的石油体系,甚至影响俄罗斯、中东地区的经济发展,进而影响全球能源格局,这是新能源汽车带来的冲击,如果2035年达到这样的产能,中国石油消费顶点提前到来,拉动铝、铜消费的需求,将使铜需求量从8万吨增长180万吨。 锂、钴搭起了煤炭和石油转换的桥梁,是国家能源安全的重要组成部分。而且全球资源分布集中,国际市场垄断程度很高,所以我们要小心,垄断程度高于石油,现在到各个地方可以买到石油,但是钴、锂垄断性还是很厉害的,所以要培养世界级大新新能源汽车企业,实现汽车产业弯道超车。积极寻求境外石油合作开发,提高多元化供应水平,这里面潜力巨大。 我在每一次会议上都补充新能源电池,从氢还还原氧化铁,二氧化碳减到零,二次能源成本偏高,高碳向低碳发展这是必然的,在韩国召开的世界气侯大会委员会上,1888年到2018年,地球的维度提升了0.86度,这温度的提升,看气侯的变化非常奇特,非常恶劣的天气不断出现。所以到本世纪末,如果温度提高2度,最多1.5度,这是什么概念,10年之内要出现一圈北极冰没有了,2050年二氧化碳排放要大幅度减少,全球进入氢能时代,占能源比重的18%,所以氢时代的到来,固体能源到液体能源到气体能源的转换,从不可持续到可持续,从集中式到分布式,从多碳到无碳。减排60亿吨的温室气体。 氢能未来,抓住当下的机遇,他认为聚焦四个机会,充分利用现有的工业港口,将其转变为低成本、低碳、氢能的枢纽,支持运输车队、货运通道使产生更大的竞争力,柴改氢。国外氢能的发展我不说了,氢能作为极具发展潜力的二次能源,具备转换灵活、容易获取等特征,国际能源署和全球氢能委员会均发布的路线图和相关文件。 包括各国的氢能发展,2018到2050,我就不细说了,美国到3个30万辆,在路上跑的氢燃的汽车,现在现在只说到2030,100到150万辆。 如果作为基础设施部分,2030年到100万辆,大概是5000多座,每年需要大概400万吨所有的氢能利用。日本到2025年到3个30万台新燃料电池。 国内已经形成6个集群,完整的产业链正在形成。 京津冀、华东、东南、华北,动作非常快,因为各省的资源禀赋不一样,要因地制宜。为什么山东这么积极全省做规划,有两横两纵的交通线的氢走廊,化工大省,是因为氢气产能庞大,巨型车企引领,山东重工目前投500个亿建立氢能的平台。 山西每年6亿吨煤输出来,他准备将1亿吨煤变成氢气输到周边的省市。 四川,建设全国优质清洁能源。 海南,2030年不准燃油车进入海南,对氢能的发展已经全面的规划,内蒙也是,煤气也是丰富的。在氢的利用上,我认为是在中型卡车、大巴的应用,乘用车的布局非常困难,首先是要补贴下去。中国燃料电池汽车和氢能的现状,41家整车企业,56款燃料电池汽车车型,25家燃料电池系统公司。 港口的重型机械,也可以利用,重卡、柴油这是一个方向,集中布局氢燃料电池,全国汽车保有量,柴油车占了9.6%,但氮氧化物占了78%。 我们统计了每个港口的出货量,按每车运输30吨,柴油量巨大,氢气每个月120万吨,大量的减排。 唐山是非常好的例子,1.3亿吨的钢铁产能的物流巨大,首先用煤气来布局加氢站,所以国际商已经开始重卡了。 燃料电池现状不说了,最后主要是区域性的大格局,氢能的运输重要,管道运输的成本非常便宜,如果使用车,每年运输的成本24亿,材料方面不再说了,这也是材料大的产业,包括聚合物的气瓶。 国家目标的发展,CCM的纳米、微米复合材料的使用。 中国制造业与国外制造强国相比,新能源汽车,国际领先5类,通信设备、先进轨道交通装备、输变电装备、纺织、家电。 我的发言就到这里,谢谢大家。