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。

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。

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。

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。

新型重力储能的原理效率及其选材选址分析

摘要:近年来,我国把非化石能源放在能源发展优先位置,坚持绿色发展导向,优先发展可再生能源。随着信息化时代的发展,我国工业用电量飞速增长,在这样的背景下,单一使用绿色能源作为电力的供给端,难以稳定持续地满足高峰期和低谷期的电力需求。电力储能技术是目前解决这一矛盾的重要手段,其中重力储能技术由于其绿色环保、能量转化效率高、前期成本低、对地形水源要求低等优点,已成为新型储能方式的重要研究方向。目前已有的重力储能形式有三种,包括塔吊形式、依托山体形式、依托废弃矿井形式等;重力储能技术在国内仍处于起步阶段,很多的技术和理论研究尚不完善,如重力储能系统的原理及安全环保问题、能量转换效率问题、电站选址问题、重块选材问题、适用性问题等。本文基于国内外的储能环境,对三种重力储能形式的原理及工作模式进行了分析。在此基础上,将三种储能模式的效率等参数进行了对比分析,最后从材料强度、使用寿命和地层稳定性等角度出发,针对重力储能系统的选材及电站选址提出了考虑因素及建议,为我国重力储能领域提供了理论支撑,填补了储能技术在储能原理及选材选址方面的空白。

相变储能材料及其应用研究进展

摘要:人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。

激光加工在汽轮机叶片中的应用现状

摘要:利用激光作为热源的多种加工方法均能获得与传统加工方法相当的加工效果,如果充分利用激光高能量密度的特性,还能取得更高的精度、更佳的性能,并且可以解决传统加工方法无法解决的工程难题。简要介绍了激光加工的基础并回顾了激光加工技术在汽轮机制造中叶片制造、表面改性、叶片修复等典型应用,论述了目前的应用状态,展望了未来面临的挑战。

水系锌离子电池的最新研究进展

摘要:储能具有能量密度高、响应时间快、维护成本低、安装灵活方便等特点,是未来储能技术的热点发展方向。近年来,锌离子电池由于其成本低廉、比容量高等优点,具有良好的发展前景。水系锌离子电池正极主要有钒基化合物、锰基化合物和普鲁士蓝类似物; 负极主要为锌负极;电解液包括水凝胶电解液、离子液、盐包水电解液和具有添加物的电解液。然而,对正极材料而言,锰基化合物中的Mn2+溶解、钒基化合物放电电压过低、普鲁士蓝类似物比容量较低都影响了锌离子电池的性能。锌电极作为锌离子电池负极面临的挑战主要包括: ( 1) 锌枝晶生长; ( 2) 电解液持续消耗和自放电问题; ( 3) 不可逆副产物的产生。水系电解液在充放电过程中会发生水分解及蒸发,影响电池性能。研究者近年来致力于通过掺杂其他元素、表面涂覆与包覆等方式制备新型电极材料来改善水系锌离子电池正极,通过界面修饰、进行新型锌负极的三维结构设计以及新型电解液的设计研发来减少锌枝晶产生,同时向电解液中添加其他溶液可以拓宽电化学窗口,以得到高性能的水系锌离子电池。目前,向正极材料中掺杂钙、镁、钴等元素和表面包覆以聚吡咯为主的高分子导电聚合物制备的新型电极材料已被成功应用。金属离子合适比例的掺杂不仅可以提高材料容量,同时也形成了有利于Zn2+脱嵌的稳定结构。对锌负极修饰如二氧化钛( TiO2 ) 、金纳米颗粒、聚乙烯醇缩丁醛( PVB) 的表面镀层,或在电解液中添加合适的添加剂,能够提高锌负极的可逆性和稳定性,抑制锌枝晶的生长。上述方法可以直接或间接地提高水系锌离子电池的循环稳定性和库仑效率。本文首先介绍了锌离子电池概况,然后重点阐述了目前水系锌离子电池正极材料、负极材料、电解液和隔膜的研究进展,包括各方面存在的挑战及现有的解决策略,最后对水系锌离子电池电极材料、电解液和隔膜未来的发展进行了展望,为开发制备高性能水系锌离子电池提供了思路。

面向电化学储能的多孔炭材料

摘要:多孔炭材料具有质量轻、比表面积大、导电性好和稳定性高的优点,在电化学储能领域得到了广泛的应用。近几十年来,多孔炭材料的结构构筑和功能化设计取得了较大的进步。本文以多孔炭在不同储能器件中的应用发展为导向,结合多孔炭结构设计和功能化发展,综述了其在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、锂负极保护、钠离子电池、钾离子电池等电化学储能器件中的研究成果和进展,最后总结了多孔炭的结构控制和功能化的策略,并展望了多孔炭材料未来研究的方向和挑战。

空间太阳电池柔性封装材料与技术研究进展

摘要:基于深空探测、空间电站以及商业航天、微纳卫星、长航时临近空间飞行等任务需求,高效率、轻量化、柔性化、高可靠性是未来空间太阳电池阵发展的主题。太阳电池阵由传统的刚性电池阵、半刚性电池阵向柔性电池阵发展。航天器在轨服役过程中需遭受带电粒子辐射、紫外辐射、原子氧等空间环境,因此需在电池表面封装防护层以减缓电池性能退化。作为太阳电池辐射屏蔽层,盖片的辐射防护性能、光学性能、力学性能是保证电池长期在轨高效稳定运行的核心要素。本文总结了近年来聚硅氧烷、透明聚酰亚胺、赝形玻璃盖片等太阳电池柔性封装材料研究进展,归纳了相关的空间环境模拟试验与在轨暴露试验结果,最后针对太阳电池柔性封装材料与技术的发展及应用进行了探讨展望。