摘要：地下储氢技术利用地下构造空间实现氢气大规模高压气态储存，具有安全性高、成本低、规模大、周期长的优势，但中国地下储氢库研究起步较晚，尚无地下构造空间储氢实践，亟待形成完整的地下储氢库高效建库方案。为此，在总结国内外用于地下储氢构造空间的类型，回顾地下储氢技术发展历史与现状的基础上，系统梳理了气藏型储氢库高效建库亟待解决的十大技术挑战，研究结果表明：①气藏型地下储氢库的潜在库址与新能源发电资源具有高度的空间重合，便于绿电就地消纳，最适宜我国大规模发展；②气藏型地下储氢库高效建库需重点解决十大技术挑战，即完整性与选址地质评价、氢气与储层介质的反应机理、氢损耗及氢纯度对储氢效率的影响、垫层气类型与占比优选、注采渗流理论与库容设计、氢用特种管材及管道工程关键技术、建库及注采工程关键技术装备、运行期监测与动态分析、风险评估与应急处置方案、生命周期评估等。结论认为：①中国发展地下储氢库具有潜在枯竭/ 衰竭气藏库址众多的资源优势，复杂地质条件储气库创新实践的技术优势，氢能产业链上下游协同发展的产业优势和未来市场应用前景广阔的规模优势，具备实现工业化发展的条件和基础；②针对气藏型储氢库建库难题，需开展系统性技术攻关，构建地质综合选址评价体系，优化储库注采运行方案，研发氢用配套管材与设备，形成运营监测与风险管理系统，建立适应中国地质条件的综合建库理论技术体系。

摘要：中国在实现碳中和愿景下，对二氧化碳（CO2）捕集、利用与封存技术（CCUS）有巨大需求，而CO2运输是CCUS产业链的重要环节之一，因此必将依托于长距离的 CO2管道及其配套基础设施建设。由于中国CO2管道建设起步晚、规模小，相关技术与配套政策相对滞后，亟需对未来公共基础设施的CO2管网进行系统规划并开展相关技术攻关。为此，在分析中国CO2碳源和封存空间分布特点的基础上，基于规模化商业发展时序规律，提出了三阶段管道发展路径，并从管输工艺、安全评价、材料与设备、完整性等方面分析了中国CO2管输技术的发展现状，提出了相应的对策和建议。研究结果表明：①随着全球CCUS产业发展提速，CO2管道运输作为CCUS重要环节和基础设施，其建设将增速；②中国CO2排放源和封存空间地理分布不均，东、中部地区碳排放量占总排放量的65.8%，CO2驱油和地质封存是实现大规模CO2管道输送的主要需求。结论认为：①中国CO2管道三阶段发展路径为碳达峰前布局建设百万吨级超临界输送CO2管道示范项目，碳达峰后以盆地为中心构建区域千万吨级CO2管道运输网络架构，碳中和前构建区域间的干线管道，形成输送规模达到10×108t级，总里程约6×104km的国家输碳管网；②应开展CO2陆地、海洋管道全相态输送技术与装备攻关研究，完善国内管道输送技术链并推动管输行业法规体系不断健全，助力示范工程的落地实施。

摘要：在积极应对全球气候变化、加快绿色低碳发展的大背景下，氢能作为能源载体和潜在燃料而备受关注，其与化石燃料不同，可以真正实现碳中和。围绕氢能输送与应用，分析氢能全产业链：制备、储存、输送、加注以及终端应用一系列工艺的研究现状，梳理氢能输送及应用涉及的关键技术问题，明确未来发展趋势并提出建议。分析表明：国内外针对氢能应用相关技术的研究已取得一定进展，但受限于技术成本及安全性等瓶颈因素，氢能暂未得到大规模应用。未来，应针对氢能产业链关键环节开展核心技术攻关，加速氢能产业发展，实现经济、安全、高效的氢能供给。

摘要：钠离子电池凭借钠资源丰富、分布广泛、价格低廉的优势在大规模储能领域具有重要的应用前景, 可与锂离子电池形成优势互补。负极材料是电池化学的关键组成, 其能量密度、使用寿命等直接影响着电池性能。合金化材料具有理论比容量高、工作电压适宜等优势, 被认为是一类有应用潜力的储钠负极。然而, 这类材料发生合金化反应时体积膨胀严重, 电极材料易粉化脱落, 造成电化学稳定性欠佳。目前, 主要通过材料微纳结构设计、界面化学调控、碳材料复合、表面包覆、电解液优化等方法来改善其电化学性能。本文综述了合金化负极材料的最新研究进展, 探讨了其发展面临的瓶颈以及解决方案, 介绍了基于合金化负极的钠离子全电池构筑策略和应用实例, 为高性能钠离子电池的发展提供一定参考依据。

摘要：钠离子电池具有资源丰富和成本低等优势, 在大规模储能领域受到广泛的关注。开发具有高比容量和长循环稳定性的电极材料是钠离子电池走向应用的关键. 碳材料作为钠离子电池的负极材料, 具有可调控性高与稳定性好等优势, 具有应用潜力。目前, 研究较为广泛的碳材料主要包括石墨、无定形碳、杂原子掺杂碳、生物质合成碳, 但这些碳负极材料存在着钠-石墨化合物热力学不稳定、较大的体积变化以及初始库伦效率低等问题,制约了钠离子电池的发展与广泛应用。通过对碳材料的结构进行修饰改性及将其与电解液进行匹配, 可以有效提升其储钠性能。本文对这几类碳材料的结构特点、电化学性能、储钠机理、面临的问题、改进方法以及商业化前景进行总结, 为钠离子电池碳负极材料的发展提供新见解。

摘要：石墨烯纳米筛材料是当前科技前沿中一种新型二维多孔材料，其平面多孔结构有利于电解质离子的纵向传输，缩短了离子传输路径, 有效避免了传统石墨烯材料普遍存在的问题，如π-π堆叠造成活性面积低、纵向传输性能差、离子传输路径长和电解液不易浸润等，在能量存储与转换领域中表现出比传统石墨烯基材料更为优异的性能。本文综述了近几年来各种结构可定制、结构/组分复杂性高、形态可控制、电化学性能增强的石墨烯纳米筛材料的合理设计和合成的研究进展，着重讨论了石墨烯纳米筛的结构设计对能源存储与转换方面的性能影响，期望为高性能能源存储与转换方面进一步的创新工作提供参考。

摘要：由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度，在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性，被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而，LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战，如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs 的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理，理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑，为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义；综述了硫化物固态电解质中Li10GeP2S12 (LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路，包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li3OCl 和双反钙钛矿Li6OSI2电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外，本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用：借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题；理解原子尺度下的充放电机制，并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后，对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。要点：(1) 论述了固态电池材料的理论设计方法，包括电池的容量、离子电导率、相稳定性及电压平台。(2) 综述了几种常用的硫化物固态电解质体系的理论设计方法。(3) 利用理论计算构建界面模型，详细分析了电解质与电极间的界面工程问题。(4) 介绍了目前先进的组装固态电池技术以及制备薄膜电池的工艺流程。

摘要：由于储量丰富、价格低廉及安全环保等突出优点，钠离子电池(SIBs)被认为是大规模储能应用的主要候选技术之一，而正极材料的开发也决定了钠离子电池的商业化进程和最终性能。钠离子电池层状氧化物正极材料，具有比容量高、构造简单、稳定性好等优势，是最富有前景的钠电正极材料之一。但此类材料目前仍面临电化学过程的不可逆变化、空气中储存不稳定和界面稳定性较差等问题，严重制约着钠离子电池商品化进程的发展。为了解决材料所存在的这些问题，研究人员对其进行改性优化。据此，本工作综述了钠电正极材料层状氧化物离子掺杂、表面包覆、纳米结构设计、P/O 混合相等改性措施所取得的成效，为钠电正极材料层状氧化物改性研究提供了基础，并对层状氧化物的后续发展趋势进行了展望。要点：(1) 层状氧化物型正极材料具有理论容量高、解吸附钠能力优且易于大规模合成等特点，成为商用化钠离子电池极富吸引力的候选主材之一。(2) 针对当前层状氧化物型正极材料突出的多级相变及界面稳定性问题，从多角度综述了当前的改善优化进展。(3) 对未来层状氧化物型正极材料的持续优化方向进行了展望，并提出多种策略协同优化的发展前景。

摘要：逐渐加剧的温室效应以及高盐废水的大量排放给环境带来了很大的负担，碳达峰和碳中和政策要求形成绿色生产生活方式以及加强对资源综合利用，这对实现碳减排具有积极指导作用。而选择对高盐废水进行资源化回收的方式以及开发高效的碳捕捉技术有利于增强碳减排过程。离子膜电渗析因其独特的分离特性可实现对高盐废水的浓缩淡化、分离回用。为了降低温室效应，可采用淡化回收高盐废水和高效捕捉CO2相结合的方式降低CO2浓度，实现碳达峰和碳中和的目标以及对废水的零排放。本工作综述了以离子膜电渗析为基础的传统电渗析、双极膜电渗析、反向电渗析、置换电渗析、选择性电渗析和冲击电渗析等六种电渗析技术的工作原理，以及他们在碳捕捉转化和废水资源化方面的应用进展。展望了新型离子膜电渗析在处理高盐废水的应用前景，同时指出新型离子膜电渗析技术在降低碳排放方面的限制与挑战，最后为新型电渗析技术实现低碳排放提供新思路。要点：(1) 提出具有独特分离特性的离子膜技术有助于响应“双碳”政策。(2) 主要介绍以离子膜为基础的六种电渗析技术的工作原理和应用进展。(3) 展望新型电渗析技术处理高盐废水和实现碳减排的应用前景。(4) 指出新型电渗析技术在实现碳排放方面的限制和挑战

摘要：二氧化碳管道运输技术是二氧化碳捕集技术和利用技术的纽带，连接着起源地和储存地，可以持续不间断地输送二氧化碳，经济效益高、性价比高，符合可持续发展的准则，其中超临界输送是未来二氧化碳管道输送的主要方式。从管道输送的原理、国内外CO2管道输送技术现状、国内外CO2管道安全输送控制技术研究以及典型CO2管道输送示范工程四个方面入手，系统、具体地介绍了CO2管道运输的发展，同时展望了未来发展的趋势。