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太阳能热化学转化技术研究进展

太阳能热化学转化技术研究进展

摘要：利用热化学反应将太阳能转化为易存储的化学产品，是实现太阳能大规模连续利用的有效方式。聚光器和反应器是太阳能热化学转化系统的核心设备。该文首先基于热化学反应进行温度的不同，对典型的低、中、高温太阳能热化学转化系统进行介绍，并对不同温度段系统中常用的聚光器类型进行总结，同时简要评述不同太阳能热化学转化系统的优缺点和发展趋势；然后基于太阳能热化学转化过程中传热方式的差异，对直接辐射加热型和间接辐射加热型太阳能反应器的种类、结构、工作原理和研究进展进行阐述。
新能源 2024年11月01日
硫掺杂炭材料在钠离子电池负极中的研究进展

硫掺杂炭材料在钠离子电池负极中的研究进展

摘要：钠离子电池因资源丰富及成本低等优势，在大规模储能领域备受关注。炭材料作为钠离子电池实用化进程中的关键负极材料，具有高容量、低嵌钠平台、易调控且稳定性好等特点，引起了研究者的广泛关注。掺杂原子可改善炭材料的微观与电子结构，是提升储钠性能的有效途径。常见的杂原子包括N、S、O、P、B 等，其中硫原子因其较大的半径能显著扩大层间距、增加缺陷与活性位点，被广泛用于炭负极材料的掺杂改性。本文综述了近年来硫掺杂炭材料的设计制备及在钠离子电池负极中的研究进展，分析了硫掺杂对碳结构的调控机理与改善电池性能的作用机制，最后针对目前面临的挑战和可能的解决方案进行了总结和展望，以期推动硫掺杂炭负极材料在钠离子电池中的实用化进程。
新能源 2025年01月14日
基于机器学习与第一性原理筛选锂离子电池钒基电极材料

基于机器学习与第一性原理筛选锂离子电池钒基电极材料

摘要：鉴于成本效益、资源丰富性, 钒基锂离子电池电极材料成为科研热点. 通过机器学习模型与第一性原理计算对钒基材料数据库建立了筛选-验证流程, 旨在发现优异潜在钒基电极材料. 从Materials project 提取出了4694条钒基数据, 并通过pymatgen (Python Materials Genomics)计算了最大理论容量. 相关性研究发现密度对于钒基材料理论容量的影响比较关键, 经三种机器学习算法联合预测对比, 遗传算法确定超参数的深度神经网络算法(DNN)效果最佳, R2 为0.771. 并通过DNN 算法的SHAP 分析进一步证明. 经模型预测, 根据密度特征选取原始数据集前0.5%数据, 最终确定了26种潜在钒基电极材料. 经机器学习与第一性原理计算验证, 确定了三种理论容量均大于650 mAh/g, 开路电压分别为2.56、0.64、0.49 V的钒基正负两电极候选材料. 这一流程不仅可用于对钒基电极材料的发现, 并有望在不同材料体系扩展.
新能源 2026年03月20日
储氢技术研究现状及进展

储氢技术研究现状及进展

摘要：储氢环节是连接氢生产到应用的桥梁，也是高效利用氢能的基础。高压气态储氢技术最成熟、应用最广泛，研制轻质、高压、耐腐蚀性强、稳定性好的储氢容器将是未来高压储氢的研发热点。固态储氢是利用固体材料吸附方式实现氢的存储，主要包括金属材料、复合氢化物、碳基材料、有机框架储氢材料、无机多孔储氢材料等。从储能密度角度看，低温液态储氢是一种十分理想的储氢方式，但也存在能量损失大、成本高昂等问题。有机液态储氢具有储氢密度大、安全性好、载体可循环使用等显著优点，被认为是最有希望实现大批量、远距离氢储运的重要方式之一，甲基环己烷(MCH)、二苄基甲苯(DBT)、N-乙基咔唑(NEC)、甲醇/甲酸等是当前有机物储氢介质的研究热点且具有商业化前景。目前有机液态储氢还存在脱氢效率低、能耗大、氢纯度不足等问题，大部分技术仍处于研究或初期示范阶段。短期内高压气态储氢仍是储氢方式的主流选择。中期内发展的重点是有机液态储氢和固态储氢，低温液态储氢主要应用在大批量、长距离的特殊储运场景。长期来看，融合多种储氢方式的优点，开发集成式耦合储氢技术是未来发展的关键，高效、长寿命、经济性好的储氢介质/催化剂体系是未来储氢技术的研究重点。
新能源 2024年10月28日
超超临界电站用含Nb马氏体/奥氏体耐热钢的合金化现状

超超临界电站用含Nb马氏体/奥氏体耐热钢的合金化现状

摘要:为了提高耐热钢的高温强度,在钢中添加微量合金元素是合金设计时的一种有效措施,其中Nb微合金化为耐热钢的主要强化方式,一直是耐热钢研究的热点。围绕Nb的应用,阐述了蒸汽发电机转子用马氏体耐热钢、超超临界锅炉用马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的合金化发展历程及现状。大多数转子用马氏体耐热钢中均含有少量的Nb,尤其近40年来开发的马氏体转子用钢中均含质量分数约为0.05%的Nb;蒸汽轮机中小部件用马氏体耐热钢中一般Nb质量分数约为0.05%~0.25%;蒸汽轮机壳体用马氏体耐热钢中Nb质量分数约为0.05%~0.10%;主蒸汽管道和换热管用T/P91和T/P92钢中Nb质量分数为0.04%~0.25%。在马氏体耐热钢中Nb通常和V复合使用,V含量约为Nb的2~4倍。典型奥氏体耐热钢中Nb的含量比在马氏体耐热钢中高约1个数量级,在奥氏体耐热钢中Nb通常单独添加,或与少量Ti复合添加。整体而言,随电站锅炉蒸汽参数的提高,马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的合金化程度越来越高,钢中合金元素的种类也越来越多;对奥氏体耐热钢而言,控制和改善一次富Nb相的存在形态是未来一定时期的主要研究热点;而随着钢中强化因素的增多,强化因素间的定性/定量作用也可能成为未来的重点研究方向。
新能源 2025年01月07日
无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

摘要：相比锂离子电池，钠离子电池在资源、成本、安全、功率性能和低温性能等方面都具有较大优势。然而，目前的钠离子电池能量密度较低，为了开拓更广阔的应用空间，开发高比能钠电池是目前学术界和产业界关注的热点。近年来，无负极钠电池（AFSBs）因其在能量密度、工艺安全性和整体电池成本方面的优势而受到广泛关注。但该体系中存在固态电解质界面（SEI）破裂、副反应增多、枝晶无序生长以及死钠的产生易导致快速的容量衰减，电池循环寿命较短等缺陷。这些挑战可归因于以下三个关键问题：钠的高反应活性、循环过程中钠的不均匀沉积行为以及剧烈的体积膨胀。针对上述问题，本文围绕集流体-钠界面与钠-电解质界面，阐释了AFSBs负极侧促进无枝晶生长的设计方法，包括设计亲钠涂层、构建多孔骨架结构调节钠成核过程以及设计坚固的SEI界面层，进一步引导钠的均匀沉积与剥离，最终构建长寿命的AFSBs。最后展望了AFSBs的未来研究方向及应用前景。
新能源 2026年03月17日
阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池中的研究进展

阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池中的研究进展

摘要： 阻燃型凝胶聚合物电解质不仅具有良好的枝晶抑制作用，还具有不易泄漏、不可燃等高安全特性，可有效解决热失控或机械冲击等造成的安全隐患，在碱金属电池中具有重要应用前景。该文综述了阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池(涉及锂、钠、铝、锌等)中的研究进展。该文首先讨论了凝胶聚合物电解质的阻燃机理；其次，总结了阻燃型凝胶聚合物电解质的常用制备方法；再次，论述了不同类别阻燃型凝胶聚合物电解质在不同碱金属电池体系中的应用状况；最后，提出了目前存在的挑战和未来可能的发展方向。
新能源 2024年10月16日
高镍三元材料的研究进展

高镍三元材料的研究进展

摘要：高镍LiNixCoyMn/Al1-x-yO2 三元材料（高镍材料）因比容量高、能量密度大而成为最具前景的高能量密度锂电池正极材料之一。然而，随着Ni 含量提升，高镍材料的结构、化学和机械稳定性逐渐恶化，严重限制了其产业化安全应用。鉴于此，本文首先对当前高镍材料的合成方法（固相法、溶解凝胶法、水热法、喷雾干燥法及共沉淀法）进行了综述。随后，总结了高镍材料合成、储存及使用过程中的关键失效机制，包括离子混排与不可逆相变、表面残碱与界面副反应、应力诱导微裂纹及过渡金属溶解等，并对其形成原因及演变过程进行了深入剖析；系统总结了高镍材料的主要改性方法，如离子掺杂、表面包覆、核壳/梯度材料设计及单晶材料设计等。最后，对高镍材料的未来发展及改进方向进行了展望。本文通过系统总结高镍材料的研究进展和不足，旨在为高能量密度型高镍材料的产业化制备及安全应用提供理论参考。
新能源 2024年12月24日
锂金属电池中的氟代功能电解液

锂金属电池中的氟代功能电解液

摘要：锂金属电池由于其较高的能量密度而受到广泛的关注，但安全性和循环稳定性等问题成为限制其发展的重要原因。电解液是锂金属电池不可缺少的组成部分，发展高效的电解液体系是解决锂金属电池问题的有效手段和策略。由于氟原子的吸电子诱导效应可降低电解液分子的最低未占据分子轨道，促进锂金属负极表面富含氟化锂的固态电解质界面层（SEI）的形成，从而增强电解液与锂金属负极的兼容性并抑制锂枝晶的生长；同时，氟原子的取代可改变电解液分子的静电势分布，从而改变分子的溶剂化结合位点，起到调控溶剂化结构的作用；此外，氟代功能化还可显著改善电解液的阻燃性和高低温性能。本文详细综述了用于锂金属电池的氟代溶剂，从氟代溶剂种类、氟代度以及氟代位置几个方面分类总结了氟代碳酸酯、氟代醚、氟代羧酸酯、氟代硅烷、氟代腈等功能分子，重点阐述氟代功能分子对电解液溶剂化结构调控、SEI组成和形成机制以及电池性能表现的影响。最后，总结和展望了氟代溶剂在锂金属电池体系中的发展前景。
新能源 2026年03月06日
镁基储氢材料纳米化研究进展

镁基储氢材料纳米化研究进展

摘要：氢能被认为是一种可替代化石燃料，是实现碳减排目标的理想载体。 高性能储氢材料的开发、利用和改性是氢能经济发展的关键。 氢化镁（MgH2）具有质量储氢密度高、成本低廉和环境友好等特点，在固态储氢材料领域备受关注。 然而，MgH2缓慢的吸/放氢动力学性能和高的热力学稳定性在一定程度上限制了其实际应用。 近年来，大量研究工作聚焦于镁基储氢材料的热/动力学改性，并取得了大量成果。 通过回顾国内外相关文献，综述了改善镁基固态储氢材料储氢性能的最新研究进展，着重介绍了纳米化研究方法对Mg/MgH2体系不同维度纳米结构的研究现状，旨在为开发性能卓越的先进镁基氢储存材料提供见解和指导。
新能源 2026年04月15日