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。

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。

摘要：大规模利用可再生能源电解水制备“绿氢”是实现“双碳”目标, 乃至构建可持续社会的重要保障. 使用海水等低品质水作为原料进行电解制备绿氢引起了广泛的研究兴趣. 但海水成分复杂, 对电解系统的耐久性造成了严重挑战, 阻碍了该技术的实际应用, 甚至引发了对其经济可行性的担忧与争论. 本文概述了电解海水的催化机理, 总结了目前电解海水的主要挑战, 重点回顾了目前析氧反应和阳极替代反应电催化剂及器件设计的最新进展, 最后对电解海水制氢的未来发展前景与趋势进行了预测和展望.

摘要：随着物联网和可穿戴领域的快速发展, 传统的电池供电体系缺乏持续性、柔韧性和可穿戴性, 难以满足下一代可穿戴电子设备的需求, 因此亟须开发能够满足可穿戴要求的新型绿色清洁能源. 纤维基湿气发电机可以将环境中无处不在的水能转化为电能, 不仅能独立为可穿戴电子设备供电, 而且纤维基材料的柔软透气性也有助于提高设备的舒适度, 具有重要的应用前景. 本文介绍了湿气发电机的工作原理, 将纤维基湿气发电机分为一维线状、二维薄膜状和三维气凝胶状三类, 详细说明了其制备方法和结构特点, 以及在自供电电子设备和传感器方面的应用. 最后, 对纤维基湿气发电机的发展进行了总结和展望.

摘要：可穿戴电子器件的快速发展使得对柔性供能器件的需求日益增长. 纤维形态有望赋予电池卓越的柔韧性、小体积和高延展性, 因此纤维电池被视为下一代可穿戴电子器件的理想能量来源之一. 然而, 纤维的高长径比特性对纤维电池的电化学性能和力学稳定性提出了严峻挑战. 以往的研究侧重于纤维电池的制备与设计, 未从纤维结构本身特性出发进行分析. 本文旨在填补这一空白, 从纤维的本征特性出发, 分析纤维结构为电池带来的机遇与挑战, 由此阐述纤维电池的优缺点及其独特价值, 为设计下一代纤维电池提供思路. 本文首先回顾纤维电池的发展历程, 介绍其基本构造, 阐述其在可穿戴和植入式电子器件中的重要地位; 随后, 探讨纤维形态如何影响纤维电池的电化学性能, 分析可能存在的性能瓶颈和优化策略; 接着, 在力学性能方面, 阐述纤维电池复杂的应用场景对其静态柔性和动态稳定性的要求以及面临的挑战; 最后, 分析和讨论纤维电池在应用场景中的独特优势, 并展望未来研究方向和发展趋势.

摘要：低温高压储氢是一种新型储氢技术, 在储氢密度、能耗、成本等方面具有显著优势. 由于同时面对低温、高压工况, 稳定可靠的储氢气瓶成为保障高密度安全储氢的关键. 本文介绍了低温高压储氢气瓶研究现状, 综述了气瓶材料、结构层面的相关研究进展, 包括复合材料改性方法和低温力学性能研究、高低温-高低压循环过程中损伤研究、不同缠绕层结构对性能影响研究、现有绝热方式和支撑结构以及高密度储氢性能研究. 综合当前技术进展发现, 开发新型复合材料、揭示温度-压力交变循环过程材料损伤机理及影响因素、建立缠绕工艺参数优化方法、发展高效绝热技术以及基于多因素协同影响的储氢性能优化是未来的研究重点.

摘要：电子器件和新能源汽车的快速发展促使人们不断追求具有更高能量密度的储能器件. 锂离子电池作为当前最主流的储能器件, 其负极材料以石墨为主, 然而石墨较低的理论比容量已无法满足高能量密度的发展需求. 锂金属负极具有极高的理论比容量和最低的嵌锂电位, 被认为是下一代锂离子电池最理想的负极材料. 但是, 锂金属负极在电镀和剥离过程中极易形成锂枝晶, 所带来的安全性和稳定性问题严重阻碍了其商业化应用. 近年来, 金属单原子(SACs)策略常被用来解决上述难题. SACs因其独特的局部配位环境、极高的表面自由能和接近100%的原子利用率, 能够促进锂离子在基底上的传输并诱导锂的均匀沉积, 在抑制锂枝晶生长方面展现出了极大的潜力. 基于此, 本文综述了近年来SACs应用于锂金属负极的研究进展, 从作用机制着手, 围绕五个维度, 包括SACs调控基底亲锂性、SACs提高碳基底结构稳定性、SACs修饰电池隔膜用于调控电解液中锂离子均匀分布、SACs加快去溶剂化动力学, 以及SACs提高电极表面扩散动力学, 对其在锂金属负极上的具体应用做了全面介绍, 并在此基础上提出了SACs应用于锂金属负极的主要挑战, 期望能为锂金属电池未来的发展提供思路.

摘要：随着全球化石能源逐渐枯竭和温室效应加剧, 人们赖以生存的自然环境遭到了严重破坏, 如何开发新能源或高效的能源转换装置已经成为当前的研究热点. 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)作为高效的能源转换装置可以通过电化学反应将氢气(H2)中储存的化学能直接转化为电能, 具有零排放、零污染、转化效率高等优点, 其商业化发展能够有效地缓解当前的能源与环境危机. 由于工作温度差异, PEMFCs分为低温质子交换膜燃料电池(LTPEMFCs)和高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs). 贵金属铂(Pt)是PEMFCs中最常用的催化剂材料之一, 然而Pt的抗毒化能力相对较弱, 导致其催化剂稳定性较差. 此外, Pt的低利用率、高成本, 进一步限制了其大规模商业化应用. PEMFCs燃料中存在微量的杂质气体(尤其是一氧化碳(CO)), CO在反应过程中会吸附在催化剂表面而不容易去除, 导致Pt催化剂表面活性位点被毒化. 除了CO的毒化作用, HT-PEMFCs催化层界面由于磷酸(PA)的随机分布也会引起Pt催化剂的毒化问题, 进一步导致催化剂的活性降低. 因此, 开发高效抗毒化Pt基催化剂并探究其抗毒化机制是推动PEMFCs发展的关键. 本文系统地阐述了PEMFCs中Pt基催化剂的毒化问题, 重点讨论Pt基催化剂的设计、合成及其抗毒化机制; 最后, 对PEMFCs中Pt基催化剂的发展与挑战进行探讨和展望.

摘要：新型能源系统的发展亟须突破传统能源系统的效率瓶颈, 并提高清洁能源的消纳水平, 而传统热力循环形式难以满足新型能源系统对高效性、经济性及灵活性的迫切需求. 因此, 发展新型热力循环对突破能源利用瓶颈具有重要意义. 二氧化碳作为天然工质, 在能量转化和能量存储方面具有经济、高效的优势, 将二氧化碳热力循环应用于新型能源系统的潜力正被逐步挖掘. 为阐明二氧化碳热力循环的应用前景, 本文阐述了二氧化碳热力循环的分类、原理及特征, 分析了其应用于发电领域和规模化储能领域的技术难点, 总结了二氧化碳热力循环在不同发电和储能领域的研究现状和发展趋势, 探索了在新型能源系统中应用的可行性. 最后, 对二氧化碳热力循环的未来技术发展方向提出了一些建议.

摘要：近年来, 水系锌基电池因其本征安全性以及资源丰富的特点引起了研究者的广泛关注. 然而, 由于锌负极与电解液界面稳定性差, 极大地降低了锌负极的循环稳定性, 阻碍了水系锌离子电池的发展. 双电层的结构是控制负极界面性能的关键因素, 但由于表征技术的限制, 对其微观层面的理解仍处于起步阶段. 本文系统地讨论了双电层的结构、界面反应机制、调控策略以及对双电层的先进表征和理论模拟方法. 重点关注了水体系下锌负极界面处双电层的结构演化机制、锌离子溶剂化结构和界面双电层的调控策略以及双电层的先进表征方法, 为锌负极界面双电层调控及表征提供了参考和借鉴意义.