质子交换膜燃料电池膜电极关键材料及技术研究进展

摘要:为提升质子交换膜燃料电池的性能、寿命并降低成本,对其核心部件膜电极的关键材料及技术进展进行了综述。研究表明,采用介孔碳载体、高活性低铂催化剂、高透氧离聚物以及优化三相界面结构,能有效提升催化层反应效率与传质能力;发展薄型化与高温化质子交换膜可降低欧姆损耗并拓宽工作温度窗口;设计薄型化与集成化气体扩散层有利于增强反应气体传输与水管理。尽管这些材料技术有利于推动燃料电池低铂化、提高性能和寿命,但仍面临耐久性低、成本高及尚未规模化制备等问题。未来研究需聚焦材料创新、结构优化与工艺突破,以加速燃料电池的商业化应用进程。

辐射制冷复合型光伏组件的季节性性能分析

摘要:通过实验和仿真探讨不同季节下光伏组件不同位置附加辐射制冷膜对其热电性能的影响。结果表明,在正面附加辐射制冷膜可显著降温,但因透射率下降导致电性能损失近70%;而背面附加膜在夏季平均降温5.08 ℃,功率约提升2%,维持高光电转换效率的同时可有效降低组件温度,在热管理和发电效率的综合方面表现更为优越。夏季时背面贴膜具有良好的降温效果,而在冬季平均环境温度为-10 ℃的低温环境下,组件温差降低0.59 ℃,通过减小温差的方式可延长使用寿命。同时,辐射制冷效果受辐照度、环境温度及风速的影响,高温高辐照度下贴膜降温效果更突出,而增强对流会削弱其降温效果。

我国海上风电及油气田协同开发研究

摘要:在全球能源格局深刻变革与我国能源转型的关键背景下,海上风电与油气田协同开发成为推动海洋能源高效综合利用、助力“双碳”目标实现的重要路径。本文系统开展了我国海上风电与油气田资源分布评估,分析了渤海、东海、南海海域的资源禀赋,总结了协同开发的资源分布重叠性、技术装备相似性、基础设施关联性、发展目标一致性等优势。之后进行了国内外海上风电与油气田协同开发现状与案例梳理,验证了协同开发的技术可行性,提出适用于我国的三大海上风电与油气田协同开发应用场景,包括“近海风电+岸电”模式、深远海风电模式、特殊开发模式,适配不同海域特征,各有技术成熟度与发展重点。海上风电与油气田融合场景的微电网技术等六大关键技术成为协同开发的核心支撑。研究提出理论研究、工程示范、应用推广三个阶段的远期发展目标,并从资源、技术、经济层面给出对策建议,为我国海上风电及油气田协同开发的规模化、商业化推进提供理论与实践支撑。

我国海上风电制氢技术路线及产业化发展建议

摘要:在“双碳”目标背景下,海上风电制取绿氢得到了广泛关注。我国处于海上风电制氢产业的起步阶段,对其进行全面深入的分析至关重要。本文立足于我国海上风电制氢产业发展,剖析其发展的内在驱动力,梳理分析海上风电制氢项目概况、技术路线以及关键装备,研判不同技术路线、关键装备的适用场景和待攻克问题,提出针对性发展建议。研究发现,海上风电制氢是我国实现能源安全、沿海省市低碳转型以及规模化深远海风电消纳与送出的重要路径和经济性方案,也是我国发展海上风电制氢的内在驱动力。目前,国内外海上风电制氢产业发展的重点在于验证不同技术路线、关键装备的可行性,我国呈现出由国家重大项目为指引、由大型国企和民企主导建设的局面。在海上风电制氢的技术路线中,与陆上制氢相比,海上集中式制氢适用于离岸距离较远的海上风电场。在关键技术装备方面,海洋环境对海上氢气制备和储运技术提出了新的要求,适配海洋场景的高可靠性装备体系仍需突破。最后,从完善顶层设计与标准体系、创新经济激励与产业协同生态、聚力技术攻关与人才保障3 个维度提出了发展建议,为我国海上风电制氢产业发展提供一定的研究支持和路径参考。

碳捕集与碳转化关键材料发展研究

摘要:二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分,不仅是我国化石能源近零排放的必由之路,也是钢铁、水泥等难减排行业深度脱碳的现实选择。发展高效低成本CCUS技术是实现碳中和目标的关键路径,关键材料的性能直接决定了碳捕集与碳转化技术的效率、经济性和适用性,开发具有高效分离与催化转化功能的新型材料是当前技术迭代与产业化的核心任务。本文围绕碳捕集与碳转化技术机理、关键材料的结构特征、应用场景与技术发展路径四个维度展开研究,针对吸收剂、吸附剂、分离膜等碳捕集材料体系,以及热催化、电催化、光催化等碳转化材料体系,系统梳理了国内外工业应用示范项目的研究进展与面临的技术瓶颈,指出材料性能提升与成本控制并重是产业化推广的关键挑战。同时分析了关键材料结构设计单一、工艺集成复杂、产业链协同不足、政策支持力度欠缺等共性问题。基于此,提出分领域实现材料体系创新突破、开展颠覆性技术的规模化示范、加强产业链上下游协同联动、完善政策支撑体系等发展建议,以推动碳捕集与碳转化关键材料的规模化应用,加速低碳流程再造与负碳体系构建,为实现碳中和目标奠定坚实基础。

我国硅能源材料产业高质量发展研究

摘要:硅能源是以硅材料为基础支撑、半导体技术为核心驱动的新型能源形态,硅能源材料是促进绿色低碳转型、高端制造业跃升的战略性基础材料,相关产业成为重塑全球能源与材料格局的重要力量。本文在全面梳理我国硅能源材料产业发展现状的基础上,从资源端、冶炼端、材料端、循环端出发精准识别了我国硅能源材料产业技术发展态势,进而剖析了我国硅能源材料产业发展的新形势与面临的新问题。研究认为,我国硅能源材料产业拥有可观的发展潜力,表现在资源禀赋雄厚、产业基础支撑牢固,产业布局优化、协同集聚效应显现,应用场景拓展、需求增长潜力良好;可针对性采取强化原料保障、构建多极支撑格局,协同“产学研用”、精准攻关行业关键技术,发挥绿色低碳引领、构建绿电循环体系,加快智能转型步伐、筑牢制造核心优势等产业提升路径。相关内容可为构建具有全球引领性的硅能源材料产业体系提供理论支撑,促进能源体系重构、制造体系升级和核心竞争力跃升。

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

氢能产业链及储运技术研究现状与发展趋势

摘要:在积极应对全球气候变化、加快绿色低碳发展的大背景下,氢能作为能源载体和潜在燃料而备受关注,其与化石燃料不同,可以真正实现碳中和。围绕氢能输送与应用,分析氢能全产业链:制备、储存、输送、加注以及终端应用一系列工艺的研究现状,梳理氢能输送及应用涉及的关键技术问题,明确未来发展趋势并提出建议。分析表明:国内外针对氢能应用相关技术的研究已取得一定进展,但受限于技术成本及安全性等瓶颈因素,氢能暂未得到大规模应用。未来,应针对氢能产业链关键环节开展核心技术攻关,加速氢能产业发展,实现经济、安全、高效的氢能供给。

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。