新型储能技术发展与展望
摘要:储能技术是构建新型电力系统，实现双碳目标的关键环节。传统的抽水蓄能技术不能完全解决由风光为主的新能源发电不稳定造成的问题，新型储能技术由此应运而生，多元化的储能技术不断发展。本文通过基本原理、发展现状、前沿技术分析和发展展望四个方面，详细总结了锂离子电池、液流电池、钠离子电池、压缩空气储能这几种主流的、未来有巨大发展潜力的新型储能技术。最后，对新型储能技术未来发展趋势进行了分析。
太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术研究进展
摘要：作为一种绿色可持续的清洁能源，可以转化为热能或电能，是传统能源最重要的替代品。多晶硅太阳能电池由于具有较低的成本而被广泛用于光伏发电领域，降低多晶硅片表面反射率是提升多晶硅太阳能电池效率的重要手段之一。本文分析了硅基太阳能绒面微结构的吸光原理，梳理了各类常见制绒方法。在此基础之上，总结了激光制绒的各类加工方法，概括了不同激光加工方法对多晶硅片表面绒面产生的相应效果，其中，激光复合方法制绒的效果普遍优于单一激光制绒。随后从激光加工工艺的角度，分析了激光加工主要参数对绒面微结构形貌的影响：由于不同波长下多晶硅材料的吸收率不同，各加工效果亦不相同；通过调整脉冲激光加工中的重复频率、扫描速度等参数，可影响制绒面凹坑间距进而改变绒面微结构的密度，通过调整功率、单脉冲能量等因素则影响微结构的烧蚀程度或深度；而入射角度、能量分布及脉宽对制绒亦有明显效果。对比发现，各典型绒面微结构的形貌中，Ｖ形纹理比Ｕ形纹理更能有效地捕捉吸收光线，而二维复合型陷光微结构比单一型陷光微结构吸光性更好。在此基础之上，论述了化学后处理对提升多晶硅片绒面质量的作用体现，表明化学后处理能改善或消除多晶硅片经激光制绒后形成的熔覆层等相关缺陷，经化学后处理后制成的多晶硅太阳能电池效率显著提高。文章最后对太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术进行了总结与展望。
铝离子电池电解质的研究进展
摘要：由于社会的快速发展，人们对二次离子电池的要求日益提高。铝离子电池具有成本低、安全性高、循环性能好等优点，是未来替代锂离子电池的理想储能体系。电解质作为电池系统重要组成之一，起到传输离子、连通电路的作用，对电池性能具有直接影响。因此，设计和制备具有良好综合性能的电解质一直是铝离子电池领域的研究热点。本文对目前铝离子电池的液态电解质、无机固态电解质和聚合物电解质的研究现状进行了总结，从成本、电化学窗口、化学稳定性和离子电导率等方面对它们的性能进行了分析，并对未来铝离子电池电解质的发展方向进行了展望。
基于机器学习算法的核电用奥氏体不锈钢力学性能预测
摘要:由于受到严苛的服役环境和中子辐照的影响,核动力装置用奥氏体不锈钢作为结构材料应用时对力学性能要求较高,因此对于奥氏体不锈钢力学性能的预测很值得关注和研究。将机器学习算法应用于材料信息学并对机器学习的方法和原理作了简要说明,重点介绍了基于奥氏体不锈钢力学性能数据库,以奥氏体不锈钢力学性能预测为应用实例建立了机器学习模型和系统平台,最后通过预测值与真实值的对比验证对模型进行了评估。研究结果表明,构建的相关模型可以对奥氏体不锈钢的抗拉强度和屈服强度进行有效预测,R2均在0.90以上。对现阶段机器学习在性能预测和材料研发领域急需解决的问题进行了探讨,并对其未来的发展方向进行了展望。
锂离子电池用纳米碳材料研究进展
摘要：锂离子电池作为最有前景的储能器件之一,已经在便携式电子设备上广泛应用。然而使用传统电极材料,电池的能量密度和功率密度不够高、耐久性差、成本高,限制了其在电动汽车等方面的大规模应用。纳米碳材料的发展为设计适合锂离子电池的新型储能材料提供了机会。纳米碳材料作为一种新型碳材料具有许多独特的性能,包括独特的形貌结构、高比表面积、低扩散距离、高电导率和离子导电性能、可控的合成和掺杂等优点。因此,纳米碳材料在高可逆容量、高功率密度、长循环稳定性和高安全性锂离子电池中具有较大的应用前景。然而,纳米碳材料普遍存在首次库仑效率低、电压滞后等缺点,且纳米碳材料的电化学性能取决于碳材料的形貌和微观结构。解决这一问题最常用的方法主要有:(1)通过对纳米碳材料的形貌和微结构调控来改善其电化学性能;(2) 通过异质原子掺杂改善纳米碳材料的电化学性能;(3) 将纳米碳与其他储锂材料复合形成复合电极材料。本文主要综述了富勒烯、石墨烯、碳纳米管和多孔碳等四种具有代表性的纳米碳材料在锂离子电池中的最新研究进展,系统归纳了纳米结构和形貌对电化学性能的影响,讨论了纳米碳的合成、电化学储锂性能和电极反应机理。本文还对纳米碳材料未来在锂离子电池应用中需要解决的关键问题进行了总结与展望。
高镍层状正极材料失效机理及其改性研究进展
摘要：在现有的商用正极中，富镍层状正极因其高能量密度、较好的倍率性能和合理的循环性能而被广泛应用。目前，Ｃｏ的价格远高于Ｎｉ和Ｍｎ，正极材料的研究正朝着高镍“少钴化”甚至“无钴化”的方向推进。本文主要介绍了近年来高镍层状正极材料的研究进展，旨在为未来高镍正极的设计、开发提供重要线索，并推动其实际应用进程。文中首先介绍了高镍正极材料主要失效机理，包括表面／界面降解、阳离子混合、电极－电解质自发寄生反应、气体析出和晶间／晶内开裂。其次，综述了近些年来对高镍材料进行的体相掺杂、表面包覆、成分调整和形貌工程等方面的改性研究和相关进展。最后，对高镍正极材料未来的研究方向和目前的技术挑战进行了展望。
相变材料储热在通信基站节能中的应用进展
摘要: 在当今推动“碳中和”战略目标实现的背景下,用于通信基站节能的功能材料的研发具有重要意义。鉴于相变材料(phasechangematerials,简写为PCM)在储热方面的独特优势,对PCM 的种类和它们各自的优缺点进行了罗列;针对3种不同应用场景的通信基站,全面综述了PCM 储热在基站节能中应用的进展;从促进PCM储热在基站节能中普及的角度,介绍了PCM 的导热率提升、封装技术、热循环稳定性提升方面的代表性研究成果。将为通信基站节能和PCM 储热领域的未来研究方向提供参考。
碳中和愿景下中国二氧化碳管道发展战略
摘要：中国在实现碳中和愿景下，对二氧化碳（CO2）捕集、利用与封存技术（CCUS）有巨大需求，而CO2运输是CCUS产业链的重要环节之一，因此必将依托于长距离的 CO2管道及其配套基础设施建设。由于中国CO2管道建设起步晚、规模小，相关技术与配套政策相对滞后，亟需对未来公共基础设施的CO2管网进行系统规划并开展相关技术攻关。为此，在分析中国CO2碳源和封存空间分布特点的基础上，基于规模化商业发展时序规律，提出了三阶段管道发展路径，并从管输工艺、安全评价、材料与设备、完整性等方面分析了中国CO2管输技术的发展现状，提出了相应的对策和建议。研究结果表明：①随着全球CCUS产业发展提速，CO2管道运输作为CCUS重要环节和基础设施，其建设将增速；②中国CO2排放源和封存空间地理分布不均，东、中部地区碳排放量占总排放量的65.8%，CO2驱油和地质封存是实现大规模CO2管道输送的主要需求。结论认为：①中国CO2管道三阶段发展路径为碳达峰前布局建设百万吨级超临界输送CO2管道示范项目，碳达峰后以盆地为中心构建区域千万吨级CO2管道运输网络架构，碳中和前构建区域间的干线管道，形成输送规模达到10×108t级，总里程约6×104km的国家输碳管网；②应开展CO2陆地、海洋管道全相态输送技术与装备攻关研究，完善国内管道输送技术链并推动管输行业法规体系不断健全，助力示范工程的落地实施。
铜单原子催化剂的制备及在电化学能源转化的应用
摘要：电化学能源转化作为一种清洁高效的能源转化方式，是实现“双碳”目标的重要技术途径之一，而开发高性能催化剂，是提高电化学能源转化效率的关键手段。单原子催化剂兼具均相催化剂原子利用率高和非均相催化剂稳定易分离的优势， 在电催化能源转化领域展现出巨大的应用前景。铜（Cu）具有电导率高、 储量丰富、 环境友好的优势， 在电化学能源转化中占据重要地位。本文总结了 Cu单原子催化剂（SACs）的制备策略，如高温热解法、湿化学法、化学气相沉积法、电化学法等，介绍了该类材料在电催化 CO2还原反应（CO2RR）、氧还原反应（ORR）、电解水析氢反应（HER）及N2电化学还原（NRR）等电化学能源转化领域的研究进展和技术应用。最后，总结了Cu单原子在电催化领域所面临的挑战，并对其未来的应用前景进行展望。
太阳能驱动界面光热吸油材料的研究进展
摘要：油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中，基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先，概述了界面光热转换的机理。然后，总结了光热吸附剂的最新研究成果，重点介绍了其结构设计。最后，阐述了光热装置在原油吸附方面面临的挑战和机遇。
