2025年全球核能科技进展

摘要:2025 年,全球核能技术正朝着多元化、小型化与智能化方向快速发展。各国在核电顶层立法、低碳资质认定、审批机制改革与国际合规互认等政策维度上都有更新。针对第4 代反应堆、小型模块化反应堆的示范项目建设现状,指出核聚变技术在长脉冲高参数运行、高温超导强磁场技术等方面取得的关键性突破。针对各国数字孪生、人工智能、核数据库的技术发展、程序开发与实际应用的现状,指出其在可靠性、标准化程度等方面需要改进。介绍了乏燃料及放射性废物处理研究进展,包括脉冲萃取柱在乏燃料后处理中、高中低放射性废物处理方法等。针对核能在综合利用方面的进展,提出核能与风电、光伏、储能耦合及在其他非电力领域的综合应用是未来的发展方向。

超超临界电站用含Nb马氏体/奥氏体耐热钢的合金化现状

摘要:为了提高耐热钢的高温强度,在钢中添加微量合金元素是合金设计时的一种有效措施,其中Nb微合金化为耐热钢的主要强化方式,一直是耐热钢研究的热点。围绕Nb的应用,阐述了蒸汽发电机转子用马氏体耐热钢、超超临界锅炉用马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的合金化发展历程及现状。大多数转子用马氏体耐热钢中均含有少量的Nb,尤其近40年来开发的马氏体转子用钢中均含质量分数约为0.05%的Nb;蒸汽轮机中小部件用马氏体耐热钢中一般Nb质量分数约为0.05%~0.25%;蒸汽轮机壳体用马氏体耐热钢中Nb质量分数约为0.05%~0.10%;主蒸汽管道和换热管用T/P91和T/P92钢中Nb质量分数为0.04%~0.25%。在马氏体耐热钢中Nb通常和V复合使用,V含量约为Nb的2~4倍。典型奥氏体耐热钢中Nb的含量比在马氏体耐热钢中高约1个数量级,在奥氏体耐热钢中Nb通常单独添加,或与少量Ti复合添加。整体而言,随电站锅炉蒸汽参数的提高,马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的合金化程度越来越高,钢中合金元素的种类也越来越多;对奥氏体耐热钢而言,控制和改善一次富Nb相的存在形态是未来一定时期的主要研究热点;而随着钢中强化因素的增多,强化因素间的定性/定量作用也可能成为未来的重点研究方向。

光伏玻璃表面功能膜的研究进展

摘要:光伏玻璃透光率是影响太阳能电池效率的重要因素。在光伏玻璃表面覆功能膜不仅可以提高透光率,还能一定程度上减少在太阳能电池使用过程中由于表面积尘造成的透光率损失。介绍了3 种玻璃表面功能膜(增透膜、防尘膜、自清洁膜)的作用原理,归纳了近年来实验室与工业研究中功能膜设计与制备的研究进展,梳理了各类膜层结构、成分与性能之间的关系,讨论了现有制膜技术中常见的问题、膜层设计与应用过程中的注意事项等。

用于锂离子电池的固态聚合物电解质基质的研究进展

摘要:固态聚合物电解质(SPE) 因具有安全性高、机械强度高与电极界面接触性良好等优势,在固态锂离子电池中有更广泛的应用前景。聚合物基质在SPE 中作主体,起着骨架支撑和促进锂离子的解离和运输作用,是SPE 中不可缺少的部分。本文综述了目前对聚合物基质最新的改性策略,以提升SPE 的电化学性能和力学性能。通过调节聚合物基质结构、形貌、制备工艺及添加无机填料方面来改善聚合物基质的结晶度和锂离子传输通道,提升SPE 的电化学性能,有望为固态锂离子电池商业化做出贡献。

全固态锂硫电池固态电解质研究进展

摘要:全固态锂硫电池利用固态电解质替代有机液态电解液,有望从根源解决液态锂硫电池穿梭效应,同时,可以改善锂硫电池循环稳定性、能量密度和安全性能,实现高比能、高安全、低成本全固态锂硫电池,推动新能源产业发展。然而,将传统液态电解液的固态化,带来了电解质/电极界面物理接触不佳、化学/电化学稳定性差、固态电解质电导率低等系列关键科学问题。针对以上问题,重点围绕近5年内聚合物和硫化物固态电解质在全固态锂硫电池中的最新研究动态及未来发展趋势,综合讨论了固态电解质电导率、电解质/电极界面稳定性等问题对全固态锂硫电池性能的影响及其改性策略,并对全固态锂硫电池的设计进行展望,为高比能、高安全锂硫电池发展提供重要参考。

高功率锂离子电池研究进展

摘要:高功率快放型锂离子电池是目前锂离子电池领域研究的重点方向之一. 为了获得具有高功率密度的锂离子电池,正极材料须具有较高的电压和较高的电子与离子导电率,正极材料主要包括高电压钴酸锂、镍锰酸锂和高电压三元材料,负极材料包括碳系材料、钛基材料和金属氧化物材料,以及为提高首效和降低负极电位而采用的预嵌锂方法,并对锂离子电池电解液用锂盐、溶剂和添加剂进行了综述. 最终总结了功率密度测试方法,并对高功率锂离子电池的研究进行展望.

钒酸钴负极材料合成及改性工艺研究进展

摘要:钒酸钴作为锂离子电池负极材料,因具有高比容量、优异的倍率性能和环境友好等特点而备受关注。介绍了钒酸钴负极材料的几种常见结构,重点阐述了该材料的主要合成方法和改性方法的研究进展,包括水热合成法、共沉淀合成法和静电纺丝合成法,以及复合改性、表面改性和离子掺杂改性方法等,并展望了该材料今后的重点合成和改性研究方向及应用前景。

普鲁士蓝材料在水系离子电池中的研究进展

摘要:水系离子电池由于具有低成本和高安全性等优点,在规模储能场景下被认为具有广阔的应用前景,近年来发展迅速。在各种水系离子电池电极材料体系中,普鲁士蓝类似物(PBAs,A2T[M(CN)6],其中,A=Li, K, Na; T=Fe, Co, Ni, Mn, Cu, 等;M=Fe, Mn, Co, 等)由于其大的开放框架、丰富的离子嵌入位点和易于制备的特点,已经成为具有良好电化学性能的、有发展前景的材料之一。本文系统总结普鲁士蓝类似物材料的结构、合成策略以及其在水系锂离子、钠离子、钾离子、铵根离子和质子电池中的应用,同时,还指出了PBAs 材料在未来作为水系离子电池电极材料发展中存在的关键挑战。

镁空气电池阳极材料的研究进展

摘要: 镁空气电池由于低成本、高能量密度、高电化学当量等优点,在绿色清洁能源中备受关注。镁空气电池的研究发展仍受到极大阻碍,主要原因在于镁合金在应用过程中存在电池放电电压低、阳极利用效率低、自腐蚀速率大等问题。造成这些问题的原因在于镁合金本身存在的负差数效应、放电产物钝化、合金组织不均匀等。围绕镁空气电池阳极材料,首先对镁合金的阳极反应机理和存在的问题进行了总结,然后分别从合金化、塑性加工工艺、热处理工艺三方面综述了镁合金电化学性能的改善方法,最后展望了镁空气电池阳极材料的未来发展方向。

钠离子电池硫酸铁钠正极的关键问题及设计策略

摘要:钠离子电池具有资源丰富和低成本优势, 是锂离子电池的有益补充, 有广阔的应用前景. 正极材料是关系钠离子电池成本的关键, 因此开发低成本、高性能的正极材料对推动钠离子电池应用具有重要意义. 具有Alluaudite 型三维框架的硫酸铁钠正极材料不仅结构稳定、能量密度高, 且其原料来源广泛、环境友好, 是一种有竞争力的低成本钠离子电池正极材料. 然而, 硫酸铁钠材料面临着本征电导率低、界面性质活泼以及合成过程中容易出现杂相等问题, 限制了其在大规模储能体系中的应用. 本综述从材料晶体结构、钠离子脱嵌机制出发, 总结了其合成方法以及所面临的关键问题, 并从非化学计量比设计、元素掺杂、碳层包覆等角度详细概述了其改性策略, 最后介绍了该材料的产业化进程. 本综述为进一步提升硫酸铁钠的电化学性能提供了设计策略, 有望推动其商业化应用进程.