锶铁钼基双钙钛矿材料在固体氧化物电池中的应用

摘要:钙钛矿材料作为一种结构可调、易于合成的氧化物体系,根据其晶体结构特征可分为单钙钛矿、双钙钛矿和Ruddlesden-Popper 结构钙钛矿等结构类型,在电化学能量转换与存储器件中发挥着重要作用。其中,典型双钙钛矿结构材料Sr2Fe2-xMoxO6-δ(SFM)因特殊的晶体结构和可调控的化学组成,展现出优异的热稳定性、离子/电子混合导电性和催化活性,近年来在固体氧化物电池(Solid oxide cell,SOC)电极材料领域受到广泛关注。本文系统综述了SFM 基双钙钛矿材料在SOC 领域的应用及研究进展。首先综述了SFM 双钙钛矿的晶体结构及理化性质,随后重点分析了其在SOC 电极(燃料电极和空气电极)中的应用研究进展,深入探讨了SFM基电极在不同工况下的电化学反应机制及性能优化策略。最后,针对当前SFM 基电极材料在SOC 应用中面临的挑战,提出了未来的研究方向,旨在为高性能SOC 电极材料的设计与开发提供理论依据和技术参考。

太阳能光热发电用GH3625合金无缝管材深钻孔工艺开发与性能评价

摘要:面向新型可再生太阳能塔式熔盐光热发电吸热器对GH3625 合金无缝管材规格和性能的需求,针对热挤压技术制备GH3625 合金无缝管材周期长、能耗高等缺点以及难以生产出大长径比荒管的问题,本研究采用深钻孔法替代传统热挤压法制备GH3625合金荒管,随后经多道次冷轧及中间退火制备出Φ46 mm×4 mm×3000 mm和Φ44.45 mm×1.32 mm×9000 mm 两种规格的GH3625 合金无缝管材。EBSD 分析发现,深钻孔法制备的两种规格的成品GH3625 合金无缝管材的晶粒尺寸与传统热挤压技术相当,并且合金组织中含有大量的退火孪晶界细化晶粒;此外,力学性能测试结果表明,深钻孔法制备的两种规格的成品GH3625 合金室温和高温性能与传统热挤压技术相当,且室温力学性能都达到了ASMESB-444-2021 标准要求:抗拉强度≥690 MPa,屈服强度≥276 MPa,断后伸长率≥30%。

3D打印锂离子电池技术及应用研究进展

摘要:随着新能源行业的快速发展, 对高能量密度电池的需求日益增加。三维结构能通过创新电池构型、缩短离子扩散距离、增加电极材料表面积等方式提高能量密度, 但是传统工艺难以满足制造要求。3D 打印在三维结构电池的制造中展现出巨大潜力, 能够高效实现复杂几何结构高性能电池的设计制造。重点讨论了浆料直写(DIW)、喷墨打印(IJP)、熔融沉积成形(FDM)和立体光刻(SLA)4 种3D 打印技术在提高电池性能方面的研究进展和应用效果。研究显示, 通过DIW 技术制备的方格结构电极展现出优越的电化学性能, 并在高倍率充放电循环中保持稳定的容量, 相较于传统手段制备的电极性能提升显著。然而, 3D 打印技术在电极制造过程中仍面临材料流动性、厚度控制及长期循环性能等方面挑战, 未来的研究还需要深入探讨3D 打印电极设计的合理性, 包括在结构复杂性与功能性能之间找到平衡点, 解决这些问题对未来3D 打印锂离子电池技术的发展具有重要意义。

废旧锂离子电池三元正极材料的全生命周期循环研究进展

摘要:锂离子电池三元正极材料具有高循环稳定性、高能量密度、高充电速率等显著优势, 在新能源汽车、智能手机等领域得以广泛应用。因富含锂、镍、钴、锰等有价金属, 废旧三元正极材料的循环利用更备受关注。从锂离子电池三元正极材料的全生命周期循环的视角, 全面综述了退役锂离子电池的梯次利用、废旧锂离子电池的预处理、有价金属元素的回收、三元正极材料的制备等相关技术。重点总结了火法回收和湿法回收两种回收有价金属元素的方法。分析了废旧锂离子电池三元正极材料的直接修复, 探讨了分步制备和一步制备两种制备三元正极材料的方法。最后, 展望了废旧锂离子电池三元正极材料的循环利用领域的发展方向和需重点关注的问题。

空间太阳电池阵用激光防护膜研究进展

摘要:随着高能激光武器的快速发展,它严重威胁着航天器的安全。空间太阳电池阵作为航天器的重要组成部件,因其面积大、外露时间长,从而成为易受激光攻击的目标,亟须发展有效的防护技术。首先介绍高能激光武器对太阳电池阵的威胁,分析连续激光(热效应为主)和脉冲激光(热-力复合效应)对电池的损伤机理。其次,现有防护技术中的主动防护成本昂贵、系统复杂,而被动防护中的激光防护膜具有成熟、高可靠性和低成本的优点,重点讨论激光防护膜的设计和制备,指出材料的选择需要兼顾高激光反射率、空间环境适应性和热稳定性,基于干涉原理和矩阵导纳法对多层膜结构进行优化设计,可以使薄膜同时实现对激光波段高反射率和太阳电池阵工作波段高透射率,进一步满足空间太阳电池阵用激光防护膜应用需求。薄膜的制备以物理气相沉积技术为主,包括热蒸发、磁控溅射和离子束辅助沉积等技术,此3 种方法各有优劣 ,需根据应用场景进行选择。最后介绍激光防护膜的典型应用。为了应对未来多波段、高功率激光武器对太阳电池阵的升级威胁,需研发超宽谱高折射率新材料,融合智能自适应算法,优化薄膜结构,实现多波段、轻量化激光防护膜的设计制备。

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。