柴油重整制氢催化剂及3D打印技术在重整制氢领域应用的研究现状

摘要:柴油作为高能量密度燃料, 广泛应用于我国交通运输、船舶动力及偏远地区供能等领域, 然而柴油的大量使用带来了严峻的环境问题。在“双碳”战略背景下, 柴油的清洁化利用尤为重要。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种发电效率高、燃料适应性强、易与传统化石能源体系融合的清洁能源技术。通过SOFC 实现柴油的清洁化利用是重卡物流、船舶及离岛等用电场景的理想选择。然而, 柴油组分复杂, 清洁化利用过程中催化剂易积炭与硫中毒, 制约了其作为SOFC 燃料的应用。系统阐述了柴油重整制氢催化剂的研究进展, 并探讨了催化剂材料的研究现状和3D 打印技术在碳氢燃料重整中的应用前景,旨在为柴油重整制氢技术在SOFC 系统中的推广应用提供理论指导和技术思路。通过解决上述关键技术问题, 有望推动柴油重整制氢技术的商业化进程, 为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供重要支撑。

液流电池关键材料发展研究

摘要:液流电池作为支撑新型电力系统的关键长时储能技术,已成为全球能源转型的战略焦点,其产业化进程高度依赖关键材料的性能突破与成本优化。本文系统梳理了液流电池关键材料的全球技术研究进展与产业发展现状,探讨了关键材料对液流电池经济性与市场需求的影响,总结了我国在液流电池关键材料领域面临的长寿命与低成本难以兼顾的瓶颈、高端材料对外依存度高的供应链短板、市场接受度与商业模式挑战以及支撑材料创新的政策标准体系不足等多重制约。为此,研究提出了面向2050 年的液流电池关键材料分阶段发展目标与路径,推动关键材料体系由当前的“全钒-全氟”主流路线,向“新型-非氟”方向迭代演进。研究建议,通过强化产业链协同、创新与材料特性匹配的商业模式、完善材料标准与评价体系,共同加速液流电池在零碳能源体系中的规模化应用,助力我国在全球能源战略博弈中占据主动地位。

我国硅能源材料产业高质量发展研究

摘要:硅能源是以硅材料为基础支撑、半导体技术为核心驱动的新型能源形态,硅能源材料是促进绿色低碳转型、高端制造业跃升的战略性基础材料,相关产业成为重塑全球能源与材料格局的重要力量。本文在全面梳理我国硅能源材料产业发展现状的基础上,从资源端、冶炼端、材料端、循环端出发精准识别了我国硅能源材料产业技术发展态势,进而剖析了我国硅能源材料产业发展的新形势与面临的新问题。研究认为,我国硅能源材料产业拥有可观的发展潜力,表现在资源禀赋雄厚、产业基础支撑牢固,产业布局优化、协同集聚效应显现,应用场景拓展、需求增长潜力良好;可针对性采取强化原料保障、构建多极支撑格局,协同“产学研用”、精准攻关行业关键技术,发挥绿色低碳引领、构建绿电循环体系,加快智能转型步伐、筑牢制造核心优势等产业提升路径。相关内容可为构建具有全球引领性的硅能源材料产业体系提供理论支撑,促进能源体系重构、制造体系升级和核心竞争力跃升。

碳捕集与碳转化关键材料发展研究

摘要:二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分,不仅是我国化石能源近零排放的必由之路,也是钢铁、水泥等难减排行业深度脱碳的现实选择。发展高效低成本CCUS技术是实现碳中和目标的关键路径,关键材料的性能直接决定了碳捕集与碳转化技术的效率、经济性和适用性,开发具有高效分离与催化转化功能的新型材料是当前技术迭代与产业化的核心任务。本文围绕碳捕集与碳转化技术机理、关键材料的结构特征、应用场景与技术发展路径四个维度展开研究,针对吸收剂、吸附剂、分离膜等碳捕集材料体系,以及热催化、电催化、光催化等碳转化材料体系,系统梳理了国内外工业应用示范项目的研究进展与面临的技术瓶颈,指出材料性能提升与成本控制并重是产业化推广的关键挑战。同时分析了关键材料结构设计单一、工艺集成复杂、产业链协同不足、政策支持力度欠缺等共性问题。基于此,提出分领域实现材料体系创新突破、开展颠覆性技术的规模化示范、加强产业链上下游协同联动、完善政策支撑体系等发展建议,以推动碳捕集与碳转化关键材料的规模化应用,加速低碳流程再造与负碳体系构建,为实现碳中和目标奠定坚实基础。

我国海上风电制氢技术路线及产业化发展建议

摘要:在“双碳”目标背景下,海上风电制取绿氢得到了广泛关注。我国处于海上风电制氢产业的起步阶段,对其进行全面深入的分析至关重要。本文立足于我国海上风电制氢产业发展,剖析其发展的内在驱动力,梳理分析海上风电制氢项目概况、技术路线以及关键装备,研判不同技术路线、关键装备的适用场景和待攻克问题,提出针对性发展建议。研究发现,海上风电制氢是我国实现能源安全、沿海省市低碳转型以及规模化深远海风电消纳与送出的重要路径和经济性方案,也是我国发展海上风电制氢的内在驱动力。目前,国内外海上风电制氢产业发展的重点在于验证不同技术路线、关键装备的可行性,我国呈现出由国家重大项目为指引、由大型国企和民企主导建设的局面。在海上风电制氢的技术路线中,与陆上制氢相比,海上集中式制氢适用于离岸距离较远的海上风电场。在关键技术装备方面,海洋环境对海上氢气制备和储运技术提出了新的要求,适配海洋场景的高可靠性装备体系仍需突破。最后,从完善顶层设计与标准体系、创新经济激励与产业协同生态、聚力技术攻关与人才保障3 个维度提出了发展建议,为我国海上风电制氢产业发展提供一定的研究支持和路径参考。

我国海上风电及油气田协同开发研究

摘要:在全球能源格局深刻变革与我国能源转型的关键背景下,海上风电与油气田协同开发成为推动海洋能源高效综合利用、助力“双碳”目标实现的重要路径。本文系统开展了我国海上风电与油气田资源分布评估,分析了渤海、东海、南海海域的资源禀赋,总结了协同开发的资源分布重叠性、技术装备相似性、基础设施关联性、发展目标一致性等优势。之后进行了国内外海上风电与油气田协同开发现状与案例梳理,验证了协同开发的技术可行性,提出适用于我国的三大海上风电与油气田协同开发应用场景,包括“近海风电+岸电”模式、深远海风电模式、特殊开发模式,适配不同海域特征,各有技术成熟度与发展重点。海上风电与油气田融合场景的微电网技术等六大关键技术成为协同开发的核心支撑。研究提出理论研究、工程示范、应用推广三个阶段的远期发展目标,并从资源、技术、经济层面给出对策建议,为我国海上风电及油气田协同开发的规模化、商业化推进提供理论与实践支撑。

辐射制冷复合型光伏组件的季节性性能分析

摘要:通过实验和仿真探讨不同季节下光伏组件不同位置附加辐射制冷膜对其热电性能的影响。结果表明,在正面附加辐射制冷膜可显著降温,但因透射率下降导致电性能损失近70%;而背面附加膜在夏季平均降温5.08 ℃,功率约提升2%,维持高光电转换效率的同时可有效降低组件温度,在热管理和发电效率的综合方面表现更为优越。夏季时背面贴膜具有良好的降温效果,而在冬季平均环境温度为-10 ℃的低温环境下,组件温差降低0.59 ℃,通过减小温差的方式可延长使用寿命。同时,辐射制冷效果受辐照度、环境温度及风速的影响,高温高辐照度下贴膜降温效果更突出,而增强对流会削弱其降温效果。

质子交换膜燃料电池膜电极关键材料及技术研究进展

摘要:为提升质子交换膜燃料电池的性能、寿命并降低成本,对其核心部件膜电极的关键材料及技术进展进行了综述。研究表明,采用介孔碳载体、高活性低铂催化剂、高透氧离聚物以及优化三相界面结构,能有效提升催化层反应效率与传质能力;发展薄型化与高温化质子交换膜可降低欧姆损耗并拓宽工作温度窗口;设计薄型化与集成化气体扩散层有利于增强反应气体传输与水管理。尽管这些材料技术有利于推动燃料电池低铂化、提高性能和寿命,但仍面临耐久性低、成本高及尚未规模化制备等问题。未来研究需聚焦材料创新、结构优化与工艺突破,以加速燃料电池的商业化应用进程。

空间太阳电池阵用激光防护膜研究进展

摘要:随着高能激光武器的快速发展,它严重威胁着航天器的安全。空间太阳电池阵作为航天器的重要组成部件,因其面积大、外露时间长,从而成为易受激光攻击的目标,亟须发展有效的防护技术。首先介绍高能激光武器对太阳电池阵的威胁,分析连续激光(热效应为主)和脉冲激光(热-力复合效应)对电池的损伤机理。其次,现有防护技术中的主动防护成本昂贵、系统复杂,而被动防护中的激光防护膜具有成熟、高可靠性和低成本的优点,重点讨论激光防护膜的设计和制备,指出材料的选择需要兼顾高激光反射率、空间环境适应性和热稳定性,基于干涉原理和矩阵导纳法对多层膜结构进行优化设计,可以使薄膜同时实现对激光波段高反射率和太阳电池阵工作波段高透射率,进一步满足空间太阳电池阵用激光防护膜应用需求。薄膜的制备以物理气相沉积技术为主,包括热蒸发、磁控溅射和离子束辅助沉积等技术,此3 种方法各有优劣 ,需根据应用场景进行选择。最后介绍激光防护膜的典型应用。为了应对未来多波段、高功率激光武器对太阳电池阵的升级威胁,需研发超宽谱高折射率新材料,融合智能自适应算法,优化薄膜结构,实现多波段、轻量化激光防护膜的设计制备。

废旧锂离子电池三元正极材料的全生命周期循环研究进展

摘要:锂离子电池三元正极材料具有高循环稳定性、高能量密度、高充电速率等显著优势, 在新能源汽车、智能手机等领域得以广泛应用。因富含锂、镍、钴、锰等有价金属, 废旧三元正极材料的循环利用更备受关注。从锂离子电池三元正极材料的全生命周期循环的视角, 全面综述了退役锂离子电池的梯次利用、废旧锂离子电池的预处理、有价金属元素的回收、三元正极材料的制备等相关技术。重点总结了火法回收和湿法回收两种回收有价金属元素的方法。分析了废旧锂离子电池三元正极材料的直接修复, 探讨了分步制备和一步制备两种制备三元正极材料的方法。最后, 展望了废旧锂离子电池三元正极材料的循环利用领域的发展方向和需重点关注的问题。