碳纤维基太阳能驱动界面水蒸发器件研究进展

摘要:碳纤维是三大高性能纤维之一,具有较强的光热及电热转化性能,可以高效地将太阳光和电能转化为热能。目前对于碳纤维的应用还大部分基于低密度、高强高模的优势特性上,为了促进碳纤维在界面水蒸发的应用,本文从碳纤维光热及光电耦合两个方面来综述目前碳纤维在界面水蒸发的研究进展,针对碳纤维光滑致密的表面结构及低表面能等缺点,总结其解决方法及在水通道、仿生结构、多级结构、掺杂其他光热材料和回收碳纤维的应用几个方面来讨论碳纤维界面蒸发器的发展,并对将来碳纤维在界面蒸发中的应用提出展望。

面向“双碳”目标流程的离子膜电渗析:机遇与挑战

摘要:逐渐加剧的温室效应以及高盐废水的大量排放给环境带来了很大的负担,碳达峰和碳中和政策要求形成绿色生产生活方式以及加强对资源综合利用,这对实现碳减排具有积极指导作用。而选择对高盐废水进行资源化回收的方式以及开发高效的碳捕捉技术有利于增强碳减排过程。离子膜电渗析因其独特的分离特性可实现对高盐废水的浓缩淡化、分离回用。为了降低温室效应,可采用淡化回收高盐废水和高效捕捉CO2相结合的方式降低CO2浓度,实现碳达峰和碳中和的目标以及对废水的零排放。本工作综述了以离子膜电渗析为基础的传统电渗析、双极膜电渗析、反向电渗析、置换电渗析、选择性电渗析和冲击电渗析等六种电渗析技术的工作原理,以及他们在碳捕捉转化和废水资源化方面的应用进展。展望了新型离子膜电渗析在处理高盐废水的应用前景,同时指出新型离子膜电渗析技术在降低碳排放方面的限制与挑战,最后为新型电渗析技术实现低碳排放提供新思路。要点:(1) 提出具有独特分离特性的离子膜技术有助于响应“双碳”政策。(2) 主要介绍以离子膜为基础的六种电渗析技术的工作原理和应用进展。(3) 展望新型电渗析技术处理高盐废水和实现碳减排的应用前景。(4) 指出新型电渗析技术在实现碳排放方面的限制和挑战

人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

摘要:近年来煤炭、石油、天然气等传统能源逐渐枯竭,大量化石能源的使用造成环境污染。为了降低二氧化碳的排放量,国家积极推动风、水电、氢能等可再生能源的发展,而这些能源技术的推广应用的关键是新材料的研发。目前新材料的研发主要依赖于研究者根据材料结构以及其用于某一特定体系的预期催化活性为目标进行实验优化,导致新材料研发过程缓慢。随着计算材料学的进一步发展,研究人员整合了大量关于材料结构及性能表征的材料数据库,通过比较逐步优化筛选新材料。综述了当前材料开发的设计思路以及合成方法,以人工智能(AI)为着眼点阐述了近年来基于AI方法设计、制备可再生能源材料过程中的模型与算法,并总结了AI用于材料设计方面的研究意义和发展过程,最后对AI方法用以可再生能源材料设计、制备的发展进行了展望,介绍了本课题组提出的材料优化模型,并且列举了该模型成功应用于电解水析氢以及硼氢化钠制氢的材料优化的案例。未来,AI技术在新材料的理论计算、合成设计、性能预测、材料微观结构表征分析等方面具有非常广阔应用前景。

氢的大规模制备及在钢铁行业的应用和展望

摘 要:中国钢铁产量占世界总产量的一半以上,随着全球“碳达峰”“碳中和”的推进,钢铁行业面临着巨大的低碳发展挑战。氢能被认为是一种低碳能源,“以氢代碳”是实现源头降碳和流程低碳转型的重要途径之一。重点介绍氢气基本性质、制备来源与碳排放的关系,探讨煤制 氢、天 然 气 制 氢、甲醇制氢和电解水制氢4种主流大规模制氢路线的技术特性、发展现状、制备成本和发展方向

水系锌离子电池功能隔膜材料研究进展

摘要:水系锌离子电池(Aqueous Zinc Ion Batteries,AZIBs)作为近年来新兴的电化学储能装置,因其高能量密度、低成本以及高安全性,在众多金属离子电池中脱颖而出。然而不可避免的枝晶生长、析氢反应(HER)和钝化层生成等问题降低了锌负极的稳定性,成为AZIBs发展的瓶颈。其中隔膜作为电池中的重要部件,确保了电池的安全运行,在实际应用中,为克服玻璃纤维隔膜的本征问题,功能隔膜策略作为提高AZIBs性能的有效方法而受到欢迎。论文系统地总结了功能隔膜材料在AZIBs中的最新研究进展,重点关注改性隔膜材料的设计策略及机制探究。最后,介绍了当前功能隔膜材料发展的制约因素和未来潜力。

固态电池关键材料体系发展研究

摘要:固态电池技术是发展兼具高能量密度、高安全性、长寿命和低成本的下一代电池的重要保证,当前全球主要国家及地区均在加快布局固态电池研发和产业化。本文从固态电池关键材料的技术体系、产业体系和支撑体系3 个方面着手,综述了国际固态电池关键材料体系的发展现状,分析了美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区的固态电池技术发展路径、产业规模和支撑体系建设情况,梳理了我国固态电池关键材料体系的发展现状并提出了发展目标。研究发现,我国固态电池正处于推广发展期,在关键原材料、关键科学技术瓶颈突破、规模化量产及产业化应用等方面面临挑战。研究建议,坚持分步发展固态电池的总体策略,设立国家级固态电池发展规划和重大科技专项,推动固态电池技术研发机构建设,促进固态电池市场化应用及产业转型,优化固态电池生态环境建设,实现我国固态电池产业领跑世界。

氢燃料电池双极板冲压成形装备现状及关键技术

摘要:文中介绍了氢燃料电池双极板冲压成形装备目前国内外应用现状,总结了双极板冲压成形工艺对冲压成型装备性能的需求,进一步分析了双极板冲压成形装备市场需求及应用前景,为该类装备的研发及应用提供了一定参考。