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Pd基二元合金膜应用研究进展

Pd基二元合金膜应用研究进展

摘要：Pd基合金膜对氢气具有唯一渗透性和高渗透率，在氢气生产、应用、回收、探测等领域有着广阔的应用前景。PdAg，PdCu，PdAu，PdPt，PdRu为近年来Pd基二元合金膜的研究热点，对它们的研究重心也逐渐由提高合金膜的氢渗透性能，转向了对循环稳定性、高温稳定性、抗毒化性能及膜反应转化率等综合性能的优化。其中PdAg与PdCu合金膜的技术成熟度高，已在具有商业价值的重整制氢反应器及氢气净化器中投入使用。PdAu，PdPt，PdRu合金膜在实验研究中的优异表现，也展示了其在商业应用中的巨大潜能。介绍了上述几种Pd合金膜在重整制氢、脱氢加氢反应器及氢纯化器中的最新研究进展，讨论了其在实际应用中面临的问题与挑战， 提出了不同Pd合金膜可适应的服役条件及可行的优化方案。最后对Pd合金膜开发与应用的发展趋势作了展望，指出了Pd合金膜抗毒化性能的提升仍然是未来研究的重点。
新能源 2024年06月06日
过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

摘要：氢能作为一种零碳燃料，被认为是替代化石能源的理想能源。电催化析氢(HER) 是一种绿色环保技术，可以裂解水分子制备氢气。因此开发低廉高效且稳定性好的非贵金属催化剂对于解决能源危机和可持续发展尤为重要。过渡金属磷化物(TMPs) 具有良好的导电性、多变的化学组成、丰富的储量和稳定的理化性质，是HER 反应重要的催化剂之一。本文首先介绍了HER 反应机制及TMPs 的结构特点，然后总结了TMPs 的合成方法包括液相合成法和气-固合成法等，接着重点分析了现有TMPs 的改性策略如形貌调控、缺陷调控、元素掺杂和界面复合，最后对未来TMPs 的发展方向提出了展望。
新能源 2024年10月30日
人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

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。
新能源 2024年06月06日
钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

摘要：钠离子电池（SIBs）凭借其资源循环性和成本优势表现出强大的商业化应用前景。钠离子电池正极材料中的隧道型氧化物具有独特的三维隧道结构，使得Na在充放电过程中能够更加灵敏地脱出和嵌人，这种隧道型氧化物具有优异的循环稳定性，可以充分发挥材料的电化学性能，因而得到广泛关注。本文针对钠离子电池隧道型氧化物正极材料的制备方法及应用进行阐述，并对隧道型氧化物正极材料的掺杂和包覆改性进行介绍，总结了隧道型氧化物正极材料的优缺点，并针对隧道型氧化物的不足提出建议，对未来的研发方向做出展望。
新能源 2025年04月29日
水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

摘要：中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池（AZIBs）因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中，备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种反应机制并叙述了钒基正极材料在AZIBs中的研究进展， 在AZIBs中，Zn2+有着较大的离子半径，随着循环的进行Zn2+不断嵌入/脱出， 引起材料结构的变化，从而导致活性物质从导电集流体上脱落，严重影响电池的循环寿命； 钒基材料本身的导电性能较差，不利于电子的转移；钒基材料在AZIBs中的电压窗口比较窄。针对这些问题，主要从离子和分子预嵌、表面修饰和复合材料制备、缺陷设计及金属离子掺杂、自支撑电极结构设计、电解液优化等5个方面进行了总结，并对未来AZIBs钒基正极材料的研究方向进行了总结与展望。
新能源 2024年06月06日
碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

摘要：因钾资源储量丰富，价格低廉，且具有类似于锂的物化特性，钾离子电池（KIBs）的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。比较钠离子而言，钾离子可在商业化石墨负极中可逆嵌脱，这对于钾离子电池的产业化发展具有重大意义。然而钾离子因尺寸较大，嵌脱行为缓慢，引起的体积膨胀剧烈，成为电极材料面临的共性问题。近年来，为寻找具有良好嵌钾能力的材料，多种类型的电极体系被开发出来，其中碳基材料因制备简单、廉价环保、稳定性好的特点，被视为最具储钾前景的关键材料。本文系统概述了几种代表性碳基负极材料（如石墨、石墨烯、硬碳、软碳）在KIBs中的研究现状，阐述了各自存在的优势与不足；重点探讨了碳基材料的储钾机制，分析了由钾离子插层、吸附、填充行为组成的3种储钾机制及对电化学性能的影响，并指出在电极表面发生的离子吸附和填充方式呈现出电容效应，更适合于高性能的可逆储钾。最后，对KIBs的下一步研究方向和应用前景进行展望。
新能源 2024年06月06日
车载高质量密度固态储氢材料研究进展

车载高质量密度固态储氢材料研究进展

摘要：高密度储氢是制约氢燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一，相较于高压气态和低温液态等储氢方式，固态储氢体积储氢密度高、安全性好，发展前景良好。分析和总结了燃料电池电动汽车的应用对车载固态储氢的技术要求，包括固态储氢材料的储氢密度、吸放氢动力学、热力学、可逆性、循环寿命、成本以及安全性等；介绍了氢化镁、硼氢化物、铝氢化物、氨基化物等高密度储氢材料的储氢原理及其优缺点，综述了纳米化改性、催化剂改性、元素掺杂改性和构筑复合储氢体系等改善高密度固态储氢材料性能方法，重点评述了采用不同改进措施的氢化镁、硼氢化物、铝氢化物、氨基化物的研究进展。通过分析对比不同体系以及不同改进措施下的固态储氢材料及其性能，总结出研发采用轻质多孔框架材料并配合高效轻质催化剂的复合材料，是改善固态储氢性能的有效途径。
新能源 2024年06月06日
核电站氢催化氧化催化剂研究进展

核电站氢催化氧化催化剂研究进展

摘要: 核电站发生严重事故时, 会产生大量氢气, 需要进行处理, 而氢气催化氧化技术是一种较好的处理方式可用于核电站的氢气处理, 其关键是依靠氢氧化合催化剂得以实现. 我们综述了催化剂的活性成分、 载体和制备方法,以及催化剂的改性方法对催化性能的影响. 目前催化剂的改性研究主要集中于对金属粒子的尺寸和分散性的改善, 尽可能利用载体表面的金属粒子以获得高的催化剂活性. 同时, 催化反应容易受到“有毒”物质干扰, 可以通过活性成分合金化、 改变负载在载体表面的金属粒子形貌（如核壳结构）等方式改善, 从而达到提升催化活性的目的.
新能源 2024年12月17日
固态锂电池用有机-无机复合电解质的研究进展

固态锂电池用有机-无机复合电解质的研究进展

摘要：相比于传统液态锂电池，固态锂电池兼具高安全性和高比能量，在学术界和工业界引起了广泛关注。发展具备优异力学性能、高离子电导率和宽电化学窗口的有机-无机复合固态电解质是开发高性能固态锂电池的有效途径之一。近年来，基于聚合物电解质与无机材料的复合型固态电解质成为了研究的热点。基于此，本文回顾了有机-无机复合固态电解质的研究进展，综述了改善固态电解质离子电导率的研究策略，梳理了有机-无机复合固态电解质在固态锂金属电池、固态锂-硫电池和固态锂-空气电池等领域的应用，并对固态锂电池用有机-无机复合固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。
新能源 2024年10月31日
碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

摘要： 金属锂具有超高的理论比容量（3860 mAh·g−1）、 较低的还原电位（-3.04 V， 相对标准氢电极）和较低密度（0.534 g·cm−3）， 被认为是有发展前景的下一代电池负极材料。使用金属锂取代传统的石墨负极可大幅提升电池的能量密度。然而， 锂枝晶生长、 库仑效率低、 巨大体积膨胀等问题严重制约了金属锂负极的实际应用。采用具有大比表面积、 多孔结构、 质量轻的三维碳骨架稳定金属锂被认为是优化金属锂负极并推动其实际应用的最有效策略之一。为了实现碳基骨架与金属锂的有效复合， 引入诱导金属锂均匀形核和生长的亲锂位点是必不可少的， 亲锂位点也是推动碳骨架基三维金属锂负极大电流和大容量条件下应用的必要条件。从碳骨架结构以及亲锂位点种类、 作用方面， 总结了碳骨架三维金属锂负极的改性策略及研究进展， 讨论了碳骨架基三维金属锂负极在实际应用中的挑战， 并对未来发展及应用进行了展望。
新能源 2025年05月05日