核用钛合金辐照效应的研究现状与展望

摘要:钛合金因具有高比强度、低密度、耐腐蚀性、抗氧化性、高温稳定性以及低中子截面等特点,逐渐被用作船舶和空间核动力装置的关键部件。为提高钛合金抗辐照性能,推进钛合金在核工程领域广泛应用,不少研究人员在钛合金辐照效应等关键问题研究上做出了很大努力。本文回顾了钛及钛合金在核领域的发展与辐照效应研究,全面综述了不同粒子辐照(中子、离子等)下,多种先进钛合金中辐照缺陷演变及相互作用机制,还总结了服役条件(温度、应力、辐照)对钛合金的硬度、拉伸、疲劳以及蠕变等力学性能的影响规律。最后,基于目前核用钛合金研究现状,展望了未来钛合金辐照效应的研究方向和改善抗辐照性能的发展趋势。

新型氢储运技术发展及应用现状

摘要:重点分析了固态储氢、有机液态储氢、甲醇储氢和氨储氢等多种新型储运氢技术特点、发展现状、经济成本及关键技术瓶颈,探讨了其未来发展方向,并横向对比了不同氢储运技术的经济性水平与应用前景。当前,固态储氢技术已在部分领域实现示范应用,但其大规模产业化仍面临高成本和高能耗等挑战。有机液态储氢技术虽然操作便捷,但受限于脱氢温度高、释氢速率低及对贵金属催化剂的依赖。绿色甲醇和绿氨储氢技术在能耗、安全性和经济性方面仍存在一定制约。不同储运技术各具优势与局限,需要综合考虑氢储运量、运输距离、安全性、碳排放及具体应用场景,以确定最优的技术路径和应用方案。

钠离子电池的机遇与挑战

摘要:随着新能源汽车的快速发展和大规模储能的应用,锂离子电池面临资源短缺及价格波动等市场风险。相比之下,钠离子电池因其资源丰富等优势而迎来了全新的发展机遇,有望在大规模电化学储能和低速电动汽车领域与锂离子电池形成互补。然而,尽管钠离子电池研究热度呈爆发式增长,商业化步伐在国内外已经起步,具备了一定的市场和技术条件,但与成熟的锂离子电池体系相比,依旧存在诸多挑战。本文主要从商业化角度出发,简要概述了钠离子电池的发展历史与产业现状。基于现有的储钠电极材料体系,重点分析了当前钠离子电池关键的正/负极材料、成本及应用前景。最后,对未来的发展机遇与挑战进行了展望,旨在为钠离子电池产业的进一步发展提供参考。

单晶钙钛矿太阳能电池研究进展

摘要:单晶半导体(如硅、锗和砷化镓)在太阳能电池领域展现的光电转换效率要普遍优于多晶薄膜。然而,基于ABX3 新型有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料构建的第三代太阳能电池中,其>26% 的最高认证效率是基于多晶薄膜实现的。目前,单晶钙钛矿太阳能电池最高效率约为24%,且相关研究较少。多晶钙钛矿薄膜存在着高密度的固有结构缺陷(如晶界、空位缺陷、杂质缺陷、反位缺陷等),会导致太阳能电池器件稳定性弱和严重迟滞效应等问题。相比之下,钙钛矿单晶具有无晶界、低缺陷密度、长载流子寿命和扩散距离等优势,这些特性使得钙钛矿单晶成为高性能光电子器件的理想优选材料。本综述简述钙钛矿单晶太阳能电池的基本器件结构,系统综述不同组分构成的钙钛矿单晶材料的优势/劣势,同时探讨不同单晶钙钛矿材料的制备/生长方法,细致分析其最新的研究进展和关键攻关方向,重点强调单晶钙钛矿材料组分、器件结构、生长工艺与器件性能之间的关系。希望本综述能为促进研究人员开发高效与高稳定钙钛矿单晶太阳能电池提供借鉴。

钙基电池:下一代低成本、高能量密度储能技术

摘要:全球能源需求不断增长,钙基电池因其资源丰富(钙在地壳中的储量约为锂的2500 倍)、电化学性能优异(体积比容量高达2073 mA·h·cm−3)以及环境友好等优势,被视为下一代高性能储能技术的有力竞争者。然而,钙基电池的发展仍面临多重挑战,包括金属钙难以实现高效可逆的沉积/剥离、电解液体系电化学稳定窗口有限,以及高性能正极材料匮乏等关键问题。系统梳理了近年来钙基电池领域的研究进展,重点围绕钙负极优化、电解液优化、正极反应体系设计以及新型电池结构构建等方面展开综述。针对当前技术瓶颈,归纳了代表性研究中提出的机制理解与技术策略,探讨了钙基电池在储能场景中的潜在应用前景,提出未来可以优化钙离子的溶剂化结构和界面动力学、扩大离子扩散通道并缓解体积膨胀、提升电极材料的氧化还原电位和容量、开发高性能柔性钙基电池等方面作为发展方向,旨在为推动钙基电池技术突破提供全面的理论依据与技术参考,推动钙基电池走向实际应用,并最终实现其在储能领域的全部潜力。

氢化物基锂离子电池负极材料的研究进展

摘要:开发新型锂离子电池负极材料是进一步提升锂离子电池综合电化学性能的重要方向。基于转化反应机制的氢化物基锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量和良好的电化学反应动力学性能,受到了广泛的关注。然而,氢化物基负极材料在电池中服役时,存在充放电性能差、循环稳定性不足等问题。研究表明,这些问题与氢化物的放电产物分相、氢化物与电解质会发生副反应等因素密切相关。综述了氢化物基锂离子电池负极材料的研究进展,包括典型氢化物的结构特点和电化学性能,并探讨了进一步提高氢化物基锂离子电池负极材料性能的途径,如结构优化和纳米限域等。

锂离子电池硅基负极膨胀机理及改性研究进展

摘要:锂离子电池凭借能量密度高、自放电率低、无记忆效应等优点在能源领域发展迅猛,其中硅基负极因高理论比容量被认为是继石墨之后最具潜力的负极材料。然而,硅基负极在嵌脱锂过程中严重的体积膨胀导致的电池容量衰减、库仑效率下降等问题仍阻碍其商业化应用。本文综述硅基负极的膨胀机理及改性方面的研究,旨在为解决其用作锂离子电池负极材料时面临的膨胀问题提供理论支撑和实践指导。通过介绍硅基负极的工作原理,深入探讨其膨胀机理,并详细分析了膨胀对硅基负极性能的影响和潜在危害。深入剖析膨胀现象及机理,重点从多维度纳米硅结构、复合物、粘结剂和电解液设计四个关键方面系统阐释了硅基负极的改性研究,并展望了今后的发展方向。

石墨烯在析氢电催化剂中的应用

摘要:氢能源是新能源技术发展的重要方向。工业化规模电解水制氢需要采用低成本析氢催化剂材料降低其过电势。石墨烯因其具有超大的比表面积、优异的导电性、良好的稳定性、可调的电子结构以及结构和表面态易于修饰等优点,在析氢电催化剂材料中展现出了广阔的应用前景。本文详细分析了石墨烯应用于析氢电催化中的作用机制。依据作用机制的不同,对石墨烯析氢电催化剂材料进行了分类,并对其研究进展进行了综述。最后对石墨烯析氢电催化材料的发展方向进行了展望。

钠离子电池正极材料技术路线及产业现状

摘要:近年来钠离子电池已成为全世界的研究热点,并逐步走向产业化。然而它们在性能上仍存在不足,包括相变、结构退化和电压平台等问题。因此,研究开发性能更加优异的正极材料对钠离子电池的容量和能量密度起着至关重要的作用。本文详细介绍了主要的3 类钠离子电池正极材料:过渡金属氧化物、聚阴离子以及普鲁士蓝,分别阐明了各类材料在不同领域的优势,以及目前仍存在的一些局限性,同时列举了一系列目前已经证实可以用来解决钠离子电池容量低、能量密度低等缺点的改进方法和手段。此外又通过调研各公司对钠离子电池正极材料的投资和布局,分析了目前3 种体系的产业化路线和发展现状并对目前的总体研究进展和未来发展方向做出了总结和讨论。未来钠离子电池随着基础研发的逐渐完善,工业化程度逐步加深,有望逐步走进日常生活中。

热基锌铝镁镀层材料在光伏支架领域的应用

摘要:锌铝镁镀层钢板产品是在传统热镀纯锌镀层产品的基础上,在镀液中添加适量的Al、Mg以及其他微量合金元素得到的合金镀层产品。因其具有良好的耐腐蚀、耐磨损、切口自愈能力和低摩擦因数等特性,在众多领域具有巨大应用前景。本文从光伏支架中钢材的使用现状出发,对热基锌铝镁材料的发展和应用现状进行综述,分析了热基锌铝镁材料在光伏支架中应用的优势和的可行性,发现热基锌铝镁材料直接采用酸洗后的热轧板为原料,可生产规格更厚的产品,更好地满足光伏行业的需求。