东兴化学模拟仪

p　　日前，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事赵博、陈宇翱等在超冷分子和超冷化学量子模拟研究领域取得重要进展，他们首次在实验上直接观测到超低温度下弱束缚分子与自由原子间发生的态态的化学反应，实现了可控态态反应动力学的探测，从而向基于超冷分子的超冷量子化学的研究迈进了重要一步。7月4日，这一重要研究成果以研究长文的形式发表在国际权威学术期刊《自然· 物理学》上[Nature Physics 13, 699–703 (2017)]。/pp　　据了解，量子计算和模拟具有强大的并行计算和模拟能力，不仅为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案，也可有效揭示复杂物理系统的规律，为新能源开发、新材料设计等提供指导。对化学反应和材料进行建模是量子计算最先可能的应用之一。借助量子模拟，研究者可以在人工可控的环境中研究数百万计的候选，大幅减少在真实材料中开展试验而投入的时间和资金。如同诺贝尔物理学奖获得者、麻省理工学院的Frank Wilczek教授在《今日物理》(Physics Today)发表的专题报道“未来百年的物理学”中所指出的，量子模拟“将成为化学和材料科学的核心工具。”/pp　　在该项研究成果中，中国科学技术大学的研究团队首次成功观测到了超低温下弱束缚的分子和原子发生的可控态态的化学反应。在实验中，他们巧妙的利用弱束缚分子的束缚能可以调节的特性，精确控制反应中释放的能量，实现了对反应产物的囚禁。在此基础上，他们利用精密的射频场操作技术，成功探测了反应的分子产物和原子产物，并进一步研究了态态反应动力学。实验结果证实了弱束缚分子之间化学反应通道的选择性，验证了W. Stwalley约40年前的预言。/pp　　该实验的重要意义在于，这是第一次在超冷化学反应中观测到态态的化学反应，从而将化学反应动力学的实验研究推进到量子水平。这一工作得到了《自然· 物理》审稿人的高度评价：“探测超冷化学反应的产物是目前该领域的重大研究目标，本工作向这个目标迈出了第一步” “该工作是超冷化学领域的一个重要的里程碑，将引起化学和物理研究者的广泛兴趣”。/pp　　该研究工作得到了自然科学基金委、科技部、中科院等单位的支持。/pp　　相关知识：/pp　　可控化学反应动力学的一个重要方向是对弱束缚分子化学反应的研究，这一问题可以追溯到约40年前。早在1978年，化学家W. Stwalley就曾指出弱束缚分子具有非同寻常的反应性质，它的反应会选择性通过一个反应通道进行。但由于弱束缚分子常温下不能存在，长期以来这一预言一直无法得到实验检验。近年来，随着超冷原子分子技术的发展，超低温的弱束缚分子可以从接近绝对零度的原子气中被制备出来，从而使得对其化学反应性质的实验研究成为可能。/pp　　在接近绝对零度的温度下，分子的德布罗意波长远大于相互作用的尺寸，因此化学反应完全由量子力学所主导，诸如量子散射、量子统计等量子效应将显著的改变化学反应的行为。超冷化学的研究为探索化学反应的机理和动力学提供了前所未有的量子态分辨率、能量分辨率和可调控性。近年来，超冷化学反应的研究取得了系列重要实验进展，例如，2010年，美国科学院院士D. Jin和叶军的联合实验小组观测到了超低温下铷钾基态分子之间的化学反应 奥地利因斯布鲁克大学的R.Grimm小组报道了弱束缚铯分子发生的化学反应等。然而，这些实验都只能测量反应物的损失，而无法对反应的产物的进行观测。迄今为止，超低温下态态化学反应尚未被实验实现。/p

今年以来，宁德时代、晶科能源等原本优势业务为动力电池、光伏组件的厂商频频布局储能系统，随着储能市场活跃，第一财经记者了解到，产业链也感受到变化。芯片厂商德州仪器技术经理檀瑞安近日告诉第一财经记者，储能市场从去年至今需求上涨，公司储能系统方面的客户相比以往有所增多，其中一些厂商以往不直接做储能系统。  德州仪器是模拟芯片和嵌入式芯片厂商，为电化学储能系统提供BMS（电源管理系统）芯片，供给下游客户生产储能系统。檀瑞安感受到储能系统玩家增多，源于电化学储能需求迅猛增长下，电芯、光伏等厂商将业务延伸至储能系统。  国家能源局数据显示，截至今年上半年，国内可再生能源装机突破13亿千瓦，同比增长18.2%，历史性超过煤电。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会数据则显示，今年上半年投运新型储能项目154个，其中电化学储能项目投运143个。随着电化学储能市场增长，储能系统安全性问题受到业内重视。储能市场活跃  德州仪器近期专门为储能领域推出一款BMS模拟芯片。檀瑞安告诉第一财经记者，电源管理芯片通常是汽车和储能共用的，但在汽车、储能场景需求都很大的情况下，德州仪器希望把AFE（模拟前端）分成储能、汽车两部分。  德州仪器对储能场景的重视具有代表性。集邦咨询数据显示，电源管理芯片海外IDM大厂以德州仪器、ADI、英飞凌、瑞萨、安森美、意法半导体、恩智浦为代表，IDM厂合计市占率63%，其中德州仪器市占率达22%。从集邦咨询的市场预估看，多类消费电子电源管理芯片需求不振，陷入降价，今年上半年仅少量工业与车用需求维持稳定，而工业和车用领域电源管理芯片有83%掌握在IDM大厂手上。  除上游芯片需求受行情催化外，中游的储能系统市场活跃度也较高。据梳理，今年以来完成新一轮融资的相关厂商包括上海电气储能、麦田能源、奇点能源、海辰储能、揽海能源等，多起融资金额过亿元，海博思创还在冲刺科创板上市。  不少储能系统厂商“跨界”而来。檀瑞安告诉第一财经记者，入局做储能系统的厂商可分为三类：储能品牌商、锂电池厂商和从风电、光伏跨界的厂商，市场此前以储能品牌商和锂电池厂商为主流，后来，随着市场盘子越来越大，做逆变器、光伏和风电的厂商也延伸至储能系统领域，以前这些逆变器、光伏厂商是给储能做配套的功率变换系统。  “以前做BMS的就做BMS，做Power（包括solar inverter和Power conversion system，光伏逆变器和储能逆变器）的就只做Power，现在大家都想扩展，市场越来越活跃。” 檀瑞安表示。  从市场格局看，据中关村储能产业技术联盟数据，去年中国储能系统集成商出货量排名前五是海博思创、中车株洲所、阳光电源、天合储能和远景能源，前十名的多家厂商出货量差距不大。TrendForce集邦咨询新能源总监王健告诉第一财经记者，储能系统集成格局较分散，竞争激烈，储能集成系统处于竞争初期，目前储能系统头部厂商排名变化较大，竞争格局处于演变重塑期。  王健表示，储能系统集成商向上游对接大量设备供应商，将各子系统集成为储能系统产品，向下游交付并提供后续质保服务，技术、渠道、资金构筑了行业壁垒，单个项目投资大、周期长，对资金实力要求高。预计技术领先、客户资源丰富、供应链整合能力强的企业市占率有望进一步提高。安全成为关键  从需求较大的储能场景看，檀瑞安告诉第一财经记者，欧洲家储（家庭储能）市场较成熟，国内以电网储能为主的大储（大功率储能）应用更多，电网储能增长形势较好。工商储（工商业储能）需求未来也可能爆发。  安全性则是储能行业发展的关键问题。在电芯厂商通过技术优化提高电芯安全性的同时，管理及维护电池单位、监管电池状态的电源管理BMS也是关键一环。  第一财经记者了解到，储能电池关注充放电次数，有使用寿命的要求，但瞬态充放电速度要求没有汽车那么高，系统方面，储能系统电池电压范围较宽。汽车和储能两个场景对BMS的要求有所不同。据檀瑞安介绍，针对储能系统，温度采样时公司会建议预留每颗电芯单独采样，而在汽车场景中一般不会。  檀瑞安表示，从家储到工商储、大储，电池容量从几千瓦时上升至几兆瓦时，随着容量增大，安全的重要性更加凸显。从保障电池安全性的角度，德州仪器的芯片会进行失效分析和寿命分析，以减少芯片失效风险，同时也在系统端助客户设计，通过合理失效分析避免单个器件失效影响整体系统安全性。  目前BMS已在汽车动力电池、储能电池中广泛应用。据国际能源网数据，电池占储能系统成本约60%，逆变器约占20%，BMS占5%。  檀瑞安表示，单纯从成本看，BMS占比不高，但没有BMS系统，储能系统就无法运转，一些储能站发生危险事故的案例，背后是因BMS没有做好。电化学储能最核心的问题是安全，大家现在关注储能电池能否安全运行10年、15年甚至20年。如果能长时间安全运行，且减少后期维护成本，成本实际上也会被摊薄。  国联证券研报指出，储能装置能量比动力电池系统高1~2个数量级，锂电池储能系统火灾的严重性远大于电动汽车电池火灾，今年7月，储能新国标开始实施，储能安全标准已趋严。储能电站系统由储能电池、储能逆变器、温控系统、消防系统、BMS和其他设备集成，系统集成商作为储能安全的第一责任人，对系统安全的重识或也将提高其竞争壁垒。

目前的研究旨在用脉冲蛋白取代肉蛋白，并确定植物蛋白-肉类似物商业化的加工方法的适用性。采用碱性/等电沉淀法从青豌豆、马豌豆和豇豆中提取脉冲蛋白浓缩物(PPCs)。对PPCs进行物理化学、形态、GC–MS和热分析。将青豌豆、马豌豆与豇豆的PPCs按（20:20:20）T1、（30:15:15）T2和（15:20:15）T3的比例制备油炸肉丸。所有PPC都表现出塌陷和褶皱的表面。马豌豆蛋白浓缩物表现出最高变性温度（Td°C）89.50 ± 2.57和焓（ΔH（J g−1））（287.73 ± 9.64），与其他样品相比，迭代出更好的热稳定性。FTIR光谱表明，羊肉油炸丸子存在O–H伸缩宽带（3321.22 cm−1）和植物油炸肉丸（3288.28 cm−1），而PPC在（3275–3278）cm−1区域）。在1600–1700区域观察到两条C-H带和PPCs的主要二级结构成分，如α-螺旋、β-片状、β-转弯和无规螺旋 cm−1.酰胺N–H弯曲（1400–1500 cm−1）和C–O伸缩带（1000–1300 cm−1）。以20:20:20（T1）的比例配制的植物性油炸肉丸在感官特性（颜色、质地、多汁性和整体可接受性）、颜色特性（L*和b*）以及质地特性（如硬度、粘附性和内聚性）方面与羊肉油炸肉丸密切相关。这些发现将开辟这一领域的新研究视野，并为肉类替代品的商业化铺平道路，这将减少对环境的影响和碳足迹。Penchalaraju，M，Poshadri，A，Swaroopa，G等人。利用印度脉冲蛋白制作植物性模拟肉III：肉类似物的物理化学表征、FTIR光谱和质地特征分析。国际食品科学技术杂志2023。https://doi.org/10.1111/ijfs.16828• 文章来源：Leveraging Indian pulse proteins for plant-based mock meat III: physicochemical characterisation, FTIR spectra and texture profile analysis of meat analogue（利用印度脉冲蛋白制作植物性模拟肉III：人造肉的物理化学表征、FTIR光谱和质地特征分析）. Wiley Online Library供稿：符 斌