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电解海水制氢的挑战、策略与未来

电解海水制氢的挑战、策略与未来

摘要：大规模利用可再生能源电解水制备“绿氢”是实现“双碳”目标, 乃至构建可持续社会的重要保障. 使用海水等低品质水作为原料进行电解制备绿氢引起了广泛的研究兴趣. 但海水成分复杂, 对电解系统的耐久性造成了严重挑战, 阻碍了该技术的实际应用, 甚至引发了对其经济可行性的担忧与争论. 本文概述了电解海水的催化机理, 总结了目前电解海水的主要挑战, 重点回顾了目前析氧反应和阳极替代反应电催化剂及器件设计的最新进展, 最后对电解海水制氢的未来发展前景与趋势进行了预测和展望.
新能源 2025年12月29日
全钒液流电池关键技术进展与发展趋势

全钒液流电池关键技术进展与发展趋势

摘 要：能源自古以来就是社会赖以生存、发展的基础，面对全球化石资源消耗所引起的自然环境和天气恶化，全世界开展了低碳战略部署，着力推动可再生绿色能源的持续利用。全钒液流电池储能系统可以解决绿色能源（风能、水能和太阳能等）波动性强、不连续和受环境、天气限制的难题。
新能源 2024年01月08日
高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展

高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展

摘要：光热转换是当前世界范围内最普及和最常见的太阳能利用方式，而同时具有高太阳能吸收率和低红外发射率的太阳光谱选择性吸收涂层可以显著提高光热转换效率。与中低温( 0＜T＜400 ℃) 应用的太阳光谱选择性吸收涂层相比，高温( T≥400 ℃) 太阳光谱选择性吸收涂层表现了巨大的发展潜力和应用前景。然而太阳光谱选择性吸收涂层在高温下的老化和失效问题制约了其在高温领域的应用。因此，迫切需要开发具有出色光谱选择性和高温热稳定性的选择性吸收涂层。本文从太阳光谱选择性吸收涂层的设计机理出发，总结了具有高温热稳定性的吸收涂层的类型和最新研究进展，主要包括双金属陶瓷、过渡金属化合物和高熵合金氮化物多层结构三大类，并分类讨论了其主要的失效机制和热稳定性增强策略。在此基础上探讨了各种耐高温吸收涂层的制备工艺，并综述了加速老化试验与寿命预测。最后指出并展望了高温太阳光谱选择性吸收涂层面临的问题及研究方向。
新能源 2026年02月05日
电沉积CIGS太阳能电池吸收层的研究现状、问题及发展趋势

电沉积CIGS太阳能电池吸收层的研究现状、问题及发展趋势

摘要：介绍了包括多步法、顺序沉积法以及一步法在内的几种用于制备太阳能电池的CuIn1−xGaxSe2(CIGS)吸收薄膜的电化学沉积技术，特别是基于水溶液体系、有机溶液体系下电化学沉积的研究进展，较为详尽地介绍了离子液体体系下电沉积CIGS前驱体膜的研究现状，并对其发展趋势进行了展望。
新能源 2024年05月05日
可编织柔性纤维状水伏纳米发电机

可编织柔性纤维状水伏纳米发电机

摘要：可穿戴设备在医疗健康、物联网和机器人等领域具有广泛需求, 其发展具有小型化、轻量化、柔性化的趋势, 然而便携式、持续稳定的能源供给方式是限制其应用的瓶颈问题. 基于水伏效应的新型环境能源捕获技术为解决可穿戴设备的持续能源供给问题提供了新的机遇. 相关研究表明, 碳纳米材料在对水能的转换与利用中展现了独特的优势. 本文以导电炭黑为水伏材料, 通过简易的浸涂法及材料表面浸润性调控, 制备了水伏效应和原电池反应产能机制协同作用的可编织柔性纤维状水伏纳米发电机. 其在纯水及多种盐溶液中均能实现持续稳定的产电, 突破了目前水伏发电机对于水源中极低离子浓度要求的限制. 值得一提的是, 该水伏纳米发电机可以利用人体汗液直接发电, 有望作为柔性可穿戴设备稳定的能源供给方式, 解决柔性电子器件的持续能源供给问题.
新能源 2024年08月28日
金属单原子催化剂用于稳定锂金属负极: 原理、进展和前景

金属单原子催化剂用于稳定锂金属负极: 原理、进展和前景

摘要：电子器件和新能源汽车的快速发展促使人们不断追求具有更高能量密度的储能器件. 锂离子电池作为当前最主流的储能器件, 其负极材料以石墨为主, 然而石墨较低的理论比容量已无法满足高能量密度的发展需求. 锂金属负极具有极高的理论比容量和最低的嵌锂电位, 被认为是下一代锂离子电池最理想的负极材料. 但是, 锂金属负极在电镀和剥离过程中极易形成锂枝晶, 所带来的安全性和稳定性问题严重阻碍了其商业化应用. 近年来, 金属单原子(SACs)策略常被用来解决上述难题. SACs因其独特的局部配位环境、极高的表面自由能和接近100%的原子利用率, 能够促进锂离子在基底上的传输并诱导锂的均匀沉积, 在抑制锂枝晶生长方面展现出了极大的潜力. 基于此, 本文综述了近年来SACs应用于锂金属负极的研究进展, 从作用机制着手, 围绕五个维度, 包括SACs调控基底亲锂性、SACs提高碳基底结构稳定性、SACs修饰电池隔膜用于调控电解液中锂离子均匀分布、SACs加快去溶剂化动力学, 以及SACs提高电极表面扩散动力学, 对其在锂金属负极上的具体应用做了全面介绍, 并在此基础上提出了SACs应用于锂金属负极的主要挑战, 期望能为锂金属电池未来的发展提供思路.
新能源 2025年12月19日
锂离子电池正极材料热稳定性研究

锂离子电池正极材料热稳定性研究

　摘 要：通过差示扫描量热法（ＤＳＣ）系统研究了三元材料、电解液的热分解问题，分析了不同电位及电解液的添加量对三元材料热分解的影响。研究表明，三元材料热分解过程历经层状到尖晶石再到岩－盐相的结构转变，同时伴随着氧气的析出。Ｎｉ含量越高，电位越高，三元材料的热稳定性越差，热分解温度越低，热分解焓越大。对于高镍材料来说，其热稳定性与充电过程中的结构相变存在对应关系，在相变转折处热稳性出现明显差异。
新能源 2024年01月08日
氯碱电解与碱性水电解制氢关键材料的对比与展望

氯碱电解与碱性水电解制氢关键材料的对比与展望

摘要：氢能作为绿色清洁能源可以通过电解技术有效获取，氯碱为电解技术工业化生产的典型行业，本文通过研究氯碱工业副产氢和水电解制氢技术，将两种技术发展历程及原理进行对比，总结出技术路线较为成熟的碱性水电解制氢为目前规模化工业生产的最快方法。同时论述电极材料及催化材料和膜材料分别在氯碱电解槽和碱性水电解制氢电解槽中的发展、工业化应用概况和最新研究，通过对比得到碱性水电解制氢与氯碱电解可以相互借鉴的研发思路，系统对比两种技术作为关键性材料的电极和膜的工业化应用概况及发展方向，为实现降低能耗、提高电解槽性能的目的提供理论依据，进一步推动碱性水电解制氢技术的发展。
新能源 2026年01月29日
硅基负极的研究进展及其产业化

硅基负极的研究进展及其产业化

摘要: 硅基负极材料因其高的比容量成为下一代锂离子电池负极研究的重点。通过概述硅基负极材料的研究进展，针对硅基材料在充放电过程中体积变化大、电池容量衰减快等缺点，从硅源的改性、硅碳复合材料的设计、氧化亚硅材料的改性等方面对其电化学性能进行提升; 针对硅基材料的产业化现状及其制约因素，介绍了陕煤研究院在核壳结构硅碳负极材料，包埋结构硅碳负极材料，凹陷结构硅碳负极材料方面的研究进展及其产业化成果，并对硅基材料的研究方向和产业化进展进行了展望。
新能源 2024年05月04日
数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

摘要：数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新, 加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点。机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法, 其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势, 为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇。为帮助研究人员了解这一新兴领域, 本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展, 概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库, 举例介绍了新数据库的多层次构建, 分析了目前数据采集方面的一些难点。论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例, 最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战, 并展望了该领域的前沿研究。
新能源 2024年08月07日