新能源材料制备与加工技术.
新能源材料技术的研究与发展趋势分析
新能源材料技术的研究与发展趋势分析近年来，随着环保意识的不断提高和能源危机的加剧，新能源技术的研究和发展成为了世界各国的共同关注点。
在新能源技术中，新能源材料技术是至关重要的一环。
本文将对新能源材料技术的研究和发展趋势作一简要的分析。
一、新能源材料技术的概念和意义新能源材料技术是指在新能源产业中应用的材料技术，其主要任务是制备、加工新能源材料及提高新能源材料的性能。
新能源材料技术的发展水平直接影响着新能源的研究和应用成果，也是新能源产业的关键支撑。
新能源材料技术的意义在于可以提高新能源的转化效率，减少能源消耗和环境污染，为新能源产业可持续发展提供技术支撑。
二、新能源材料技术的研究热点1、太阳能材料技术太阳能是一种最为广泛的新能源，而太阳能电池则是其应用的主要方式。
太阳能电池的转化效率和成本问题一直是限制太阳能产业发展的关键。
因此，太阳能材料技术的研究一直是新能源产业的热点之一。
在太阳能材料技术中，研究人员主要关注以下几个方向：一是晶体硅材料的研究和性能优化，二是非晶硅材料和薄膜太阳能电池的研究和应用，三是有机太阳能电池的研究和开发，四是柔性太阳能电池的研究和应用。
这些方向的研究将有望解决太阳能电池转化效率低、成本高等难点问题，加速太阳能产业的发展。
2、锂电池材料技术锂电池是在移动电子设备领域应用最广泛的电池类型。
近年来，随着新能源车辆的使用越来越广泛，锂电池材料技术的研究和应用也逐渐成为了热点问题。
在锂电池材料技术中，研究人员主要关注以下几个方向：一是锂离子电池正负极材料的研究和开发，二是锂离子电池隔膜材料的研究和开发，三是锂离子电池电解液材料的改进。
这些方向的研究将有望解决锂电池续航能力、安全性等问题，为新能源车辆的发展奠定坚实的基础。
3、燃料电池材料技术燃料电池作为一种纯净、高效的能源转化方式，在航空、军事、交通等领域具有广泛的应用前景。
然而，燃料电池材料技术的研究和应用也面临着许多技术难题。
新型储能材料的制备及其应用研究
新型储能材料的制备及其应用研究储能技术是能源领域的一个热门话题，这是因为今天的电力系统需要有一个强大、高效的能量储存系统来平衡能源的输入与输出。
随着能源领域的不断发展，新型储能材料的制备和应用研究已经成为产业界和学术界研究的热点之一。
在本文中，我们将深入探讨新型储能材料的制备和应用方向。
一、新型储能材料的制备1. 锂离子电池中的材料锂离子电池的诞生，代表着储能领域迎来了一个新的时代。
目前，电池的正极材料主要包括：三元材料、锰酸盐材料和磷酸铁锂材料等。
三元材料中，三氧化钴(Co3O4)、氧化锰钴(LiMn2O4)、氧化镍钴锰(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等材料具有较好的性能和商业应用前景。
磷酸铁锂材料具有较高的放电电压和较好的循环寿命，但发展缓慢。
未来的研究方向应该集中在提高与应用其性能。
2. 钠离子电池中的材料钠离子电池是锂离子电池之外的另一种重要的储能技术。
其中，正极材料主要有氧化钠锰(NaMnO2)、氧化钠钴锰(NaCoMnO2)、氧化钠钴镍(Na2/3Co1/3Ni1/3O2)等。
钠离子电池的正极材料在提高其循环性能及放电性能方面仍有待进一步研究。
未来的研究方向应继续优化其制备工艺，提高其综合性能。
3. 硫化锂电池中的材料硫化锂电池是另一种潜在的储能方案，硫化物类材料主要有TiS2、MoS2、WS2等。
硫化锂通过对 Li2S4 的还原而生成 Li2S/Li反应产物从而实现电池运转。
未来的研究方向应该集中在优化硫化锂电池材料的稳定性、能量密度等方面，从而为其进一步应用提供支持。
二、新型储能材料的应用1. 储能供电领域随着智能电网和可再生能源的不断推广，储能供电现已成为解决电力需求和能源问题的有效选项之一。
储能系统采用锂离子电池、铅酸电池等材料储能。
未来的研究方向应主要围绕如何提高储能系统的运行效率和降低成本方面。
2. 新能源汽车领域新能源汽车的逐渐普及成为储能材料应用的一个重要领域。
新能源材料制备与加工技术
源
西安交通大学
》
李长久教制构与授材《P备、机Srto与性制新r料pu西e加能、c能rt科ut安工 相（i源ree学s交、 使 互s材成 用 关通与料分 性 系大制工、能西学备组）程安与织的交材C加结控Po通rm 料制o工大cp制eo技s学ss备i术tinio与gns加工技术》
源
西安交通大学
》
李长久教授
源
西安交通大学
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李长久教授 《C新C将Be制西elaSF能能lltluo造新与t（安ele量a源lrr换能电ycB交以ce（材el能源a池ll通化：l电t：料器材）t燃学大e将池制件料：r料西能太学）y与的备的能的阳的安：化储制量与直形区交能学能备材转接加式量通能别器与能料换工存直存大转件加器制贮技接储换学相工件备转供术为器关成或换与使电件技形为装能用加或电术置工装能置技术》
料 通 工 其影响规律、提高转换效率的基本途径； 源材 交 与加 太阳电池的种类与制造工艺及其特点； 能 安 备 燃料电池的原理、特点、开发现状与应用前景。 新 西 制 二次电池及其相关材料技术 《 材料 材料制备、加工与制造器件一体化的特征
源
西安交通大学
》
李长久教授
学 技术 主要参考书 大 工 1.（美）胡晨明，R.M. 还特著，（李采华译），太阳电
源材 交通 与加 Gas turbine simple Cycle
《新能 西安 材料制备 Power output, MW
源
西安交通大学
》
李长久教授
学 术 4. 矿物（化石）燃料使用造成的 大 工技 环境污染问题 交通 与加 》 燃烧排放物：
安 备 术 SO2、Nox、CO、CO2、烟尘等 西 制 学 技 危害作用
新能源材料制备与表征实验
04
风能领域
应用于风力发电机叶片、轴承和齿轮 等关键部件，提高风能利用率和发电 效率。
新能源材料发展趋势
高性能化
提高新能源材料的能量 转换效率、储能密度和 使用寿命等性能指标。
绿色环保
发展可再生、可降解和 环保的新能源材料，减 少对环境的污染和破坏
。
多功能化
开发具有多种功能的新 能源材料，如同时具备 能量转换和储能功能的
透射电子显微镜观察
透射电子显微镜原理
利用高能电子束穿透样品，通 过电磁透镜成像，获取样品的
内部结构和成分信息。
透射电子显微镜构造
包括电子枪、电磁透镜、样品 台、探测器、真空系统和图像 处理系统等部分。
实验步骤
制备样品、安装样品、调整实 验参数、观察图像、分析处理 数据。
应用范围
适用于观察固体样品的内部结 构和缺陷，如纳米颗粒、晶体
新能源材料制备与 表征实验
汇报人：停云 2024-01-14
contents
目录
• 引言 • 新能源材料概述 • 新能源材料制备方法 • 新能源材料表征技术 • 实验过程与数据分析 • 实验注意事项及安全规范 • 总结与展望
01
引言
实验目的和意义
探究新能源材料的制备方法和工艺
通过实验，掌握新能源材料（如锂离子电池、太阳能电池等）的制备方法和工艺，了解其 制备过程中的关键步骤和影响因素。
利用生物体的天然结构作为模板，通过化学或物理方法在其表面沉积目标材料， 得到具有特定形貌和结构的纳米材料。此方法可用于制备具有复杂形貌和结构的 纳米材料。
生物矿化法
借鉴生物矿化过程，通过模拟生物体内的矿化环境，诱导无机物在有机基质上沉 积形成复合材料。此方法可用于制备具有优异力学性能和生物相容性的复合材料 。
实习报告新能源材料
实习报告：新能源材料一、前言随着全球能源危机和环境问题的日益严重，新能源材料的研究和开发成为了当今世界科技发展的焦点。
在我国，政府对新能源产业的支持和投入也在不断加大，新能源材料的发展前景十分广阔。
在这样的背景下，我有幸在新能源材料与器件专业进行为期一个月的实习，通过实践了解和掌握了新能源材料的相关知识和技能。
二、实习内容1. 新能源材料的基本概念和研究范畴新能源材料是指在新能源领域中应用的材料，主要包括太阳能材料、风能材料、生物质能材料、氢能材料、电动汽车材料等。
这些材料具有高效、环保、可再生等特点，是未来能源发展的重要方向。
2. 新能源材料的性能和应用在实习过程中，我了解了新能源材料的主要性能指标，如电性能、热性能、光学性能等，并学习了如何评价和测试这些性能。
同时，我还了解了新能源材料在实际应用中的具体情况，如太阳能电池、风力发电、电动汽车等。
3. 新能源材料的制备和加工技术新能源材料的制备和加工技术是新能源材料研究的重要环节。
在实习中，我学习了新能源材料的制备方法，如化学气相沉积、物理气相沉积、溶液法等，并了解了这些制备方法的优缺点。
同时，我还了解了新能源材料的加工技术，如切片、研磨、抛光等。
4. 新能源材料的研究动态和趋势在实习期间，我通过查阅资料和参加实验室的讨论，了解了新能源材料研究的最新动态和未来趋势。
如硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、锂离子电池等研究领域的发展情况。
三、实习收获通过这次实习，我对新能源材料的基本概念、性能、制备和应用等方面的知识有了更深入的了解。
同时，我也学会了如何查阅相关资料、撰写实验报告等实践技能。
此外，实习期间与老师和同学们的交流，使我对新能源材料的研究有了更广阔的视野和更深刻的认识。
四、实习反思虽然我在实习过程中取得了一定的成绩，但同时也暴露出一些问题。
如理论知识不够扎实，实验技能有待提高，时间管理能力不足等。
在今后学习中，我将努力学习新能源材料的基本理论知识，提高实验技能，并加强时间管理，为将来的研究工作打下坚实基础。
新型能源材料的制备技术与性能研究
新型能源材料的制备技术与性能研究一、引言在当今能源资源日益紧缺的时代，寻找替代传统能源的新型能源材料成为了全球科学界和工业界的热门研究领域。
新型能源材料的制备技术和性能研究对于推动能源产业的可持续发展具有重要意义。
本文将针对新型能源材料的制备技术和性能研究进行探讨与总结。
二、新型能源材料的制备技术1. 化学合成法化学合成法是制备新型能源材料的常用方法之一。
通过控制反应条件和原料比例，利用化学反应在实验室中合成出具有特定结构和性能的材料。
例如，利用溶剂热法可以制备出优异光电性能的太阳能电池材料，利用水热法可以合成出具有高能量密度的锂离子电池正极材料。
2. 物理沉积法物理沉积法是通过物理手段将材料以原子或者分子的形式沉积到基底上，形成新型能源材料的制备方法。
这种方法包括物理气相沉积（PVD）和分子束外延（MBE）等。
物理沉积法具有高纯度、可控性强等优点，适用于制备具有特殊结构和性能要求的材料，如光电材料和传感器材料等。
3. 生物合成法生物合成法借鉴了自然界中生物体所具有的自组装与自修复能力，通过利用生物体内部的酶或微生物合成代谢途径，制备出全新的能源材料。
生物合成法在制备新型能源材料方面具有独特优势，如能源高效、环境友好等。
目前，利用生物合成法制备出的燃料电池催化材料和太阳能电池材料在性能上已经取得了显著突破。
三、新型能源材料的性能研究1. 电化学性能研究电化学性能包括电导率、离子迁移率、电子迁移率等。
通过电化学测试方法，可以评估新型能源材料的电化学性能，进而了解其在能源转换和存储方面的潜力。
例如，利用循环伏安法可以评估新型锂离子电池正负极材料的充放电性能，对材料进行优化和改进。
2. 热学性能研究热学性能研究主要包括导热性能和热稳定性。
对新型能源材料的热学性能进行研究，可以为材料的应用提供理论指导。
例如，通过热重分析法可以评估新型氢储存材料的热稳定性，为其在氢能源领域的应用提供技术支持。
3. 结构性能研究结构性能研究主要包括晶体结构、形貌结构和表面结构等方面的研究。
新能源材料合成与制备智慧树知到答案章节测试2023年山东科技大学
第一章测试1.近几年，我国新材料产业发展较快的几个领域，包括（）。
A:先进基础材料B:前沿新材料三大领域。
C:关键战略材料答案:ABC2.一种新能源材料的诞生、性能改进又与材料的合成与制备技术密不可分。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.下列属于新型的干燥方法的是（）。
A:红外干燥B:冷冻干燥C:电热鼓风干燥D:微波干燥答案:ABD2.根据材料的结构，下列更容易发生低温固相反应的材料是（）。
A:三维延伸固体B:二维延伸固体C:分子固体D:一维延伸固体答案:BCD3.外力作用可以降低固体物质的熔化温度，也就是在外力作用下可以使物质在低于其熔点的温度下熔化。
（）A:错B:对答案:B4.固体的层状结构只有在固体存在时才拥有，一旦固体溶解在溶剂中，层状结构不复存在，因而溶液化学中不存在嵌入反应。
（）A:对B:错答案:A5.材料烧结过程中，不管坯体中存在不存在多晶转变都需要持续供热。
（）A:错B:对答案:A第三章测试1.金属离子的电子构型会影响到水解反应的过程，非8e构型的金属离子容易发生水解反应，比较容易采用水解反应，制备相应的氧化物粉体材料。
下列元素周期表中的元素离子易于发生水解的是（）。
A:d区B:p区C:f区D:ds区答案:ABCD2.采用镁离子和铝离子的共沉淀反应制备镁铝尖晶石的过程中，可以采用NaOH作为沉淀剂，最终都能合成镁铝尖晶石。
（）A:对B:错答案:B3.在溶胶凝胶反应过程中，水的多少不会改变反应过程，因此，添加量多少对反应产物没有任何影响。
（）A:错B:对答案:A4.气凝胶材料由于具有大的比表面积、疏松多孔性能，使实现下列那几个方面应用（）。
A:催化B:保温隔热C:结构材料D:吸附答案:ABD5.水热反应制备材料过程中前驱体与最终产物在水热溶液中不需要有一定的溶解度差，就可以实现材料的合成。
（）A:对B:错答案:B第四章测试1.以下哪个化学气相沉积合成方法要求双温区（）。
A:热分解反应B:氧化还原反应C:化学输运反应D:化学合成反应答案:C2.相比于常压化学气相沉积，低压化学气相沉积成膜速率更快。
新能源材料应用技术国家培养标准(一)
新能源材料应用技术国家培养标准(一)新能源材料应用技术国家培养标准概述新能源材料应用技术是以新型能源材料为基础，应用相关理论和技术进行研究、开发和应用的一门学科。
该学科涵盖了从新能源材料的制备到应用技术的全过程，包括了材料物理、化学、机械、信息等多个方面的知识和技能。
培养目标培养能力1.具备新能源材料的制备技术、加工技术及应用技术；2.掌握新能源材料的性能测试和评价技术；3.具有设计、制造及调试新能源器件的能力；4.熟知相关的国家法规和标准，有严谨的实验室安全意识。
培养素质1.具有扎实的基础理论和实验技能；2.具有优秀的分析、解决问题的能力；3.具备团队合作和跨学科交流的能力；4.具有持续学习和创新的意识。
培养内容专业必修课•材料科学基础•新能源材料制备技术•新能源材料性能测试•新能源器件设计与制造•新能源材料应用技术•新能源材料专业英语专业选修课•纳米材料与技术•能源与环境•新型储能材料实践教学•新能源材料制备与测试实验•新能源器件制造及调试实验•科技创新实践培养成果就业方向1.新能源材料生产企业；2.新能源器件研发企业；3.政府部门和相关研究机构。
进修方向1.材料科学与工程；2.能源工程；3.电子信息工程等相关学科。
结论新能源材料应用技术的国家培养标准旨在培养具有新能源材料制备、测试、应用及器件制造等全方位能力的专业人才，为我国的新能源产业提供高素质的人才支持。
建议与展望新能源材料应用技术是新兴的技术领域，国家培养标准需要不断地更新和完善。
在未来的发展中，应该加强教学内容的结合性和前沿性，注重对新材料、新器件的研究和创新。
同时，加强学术交流，推进对新能源材料应用技术的研究和发展，促进相关科技成果和产品的推广和应用，进一步把专业培养与实践需求紧密结合起来，让学生在实践中得到更全面、更深入的学习。
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术》
能源安全问题
通加
石油需求量大增,石油进口量大增
常规发电系统与SOFC发电效率比较
SOFC/Gas Turbine Hybrid System
Fuel Cell
Gas turbine simple Cycle
Gas turbine combined Cycle
Internal combustion engine
石油:40.6年;天然气:60.7年;煤:204年
我国剩余可采资源保证度:129.7年
原油:20.1年;天然气:49.3年;煤:114.5年
化石燃料的有限性!
可燃冰!
西
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源
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料
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工技
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交通大
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加
工技
术》
1.能源利用方式
木材(生物质能煤炭石油天然气
核能(核裂变、核聚变太阳能
对气候造成影响:产生温室效应、酸雨等:No x、
SO x
处理措施:燃烧前净化处理,SO2、烟尘等
CO2?
西
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技
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术
》
5.
通加
可再生能源
不可再生能源
煤、石油、天然气、核能
可再生能源
太阳能、生Leabharlann 质能、海洋能、风能、水能、地热能新能源:太阳能、生物质能、海洋能、风能、地热能、核能、氢能
太阳电池的基本特点
西
安
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源
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西
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交通大
学材料制备与加工技
术》
第1节地球上究竟还有多少能源?
西
安交通
大
学
《新能源材料制
备与加
工技
西安
交
通大学
材料
制备与加工技
术》
单位:亿吨标准油
通加
石油天然气煤合计
2003年世界能源统计报告
2002年:世界一次能源消耗:94亿吨标准油;
全球可供开采剩余年数:
4.赵富鑫,魏彦章,太阳电池及其应用,国防工业出版
社,1985
5.雷永泉主编,新能源材料,天津大学出版社,
2000。
6.衣宝廉著,燃料电池,化学工业出版社,2003。
7. Fuel Cell Handbook
西
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交
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能
源
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料
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加
工
技
西
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术
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材料科学与工程
制备与加工、成分、组织结构、性能(使用性能的控制与机制、相互关系
制
备
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工技
西
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大
学
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备
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加
工技
术》
Cell
通加
所涉及的能源材料
通加
涉及的制备与成形加工技术
传统的材料制备方法
物理(熔炼、烧结、化学(反应生成
传统材料加工
陶瓷成形(挤压、注塑,模压等
先进薄膜与涂层制备技术
PVD, CVD,等离子喷涂,丝网印刷等
材料制备与器件成形加工一体化
西
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新
能
源
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术》
本课程所涉及的能源材料与技术
太阳电池(Solar Cell
太阳能、一次能源:
燃料电池(Fuel Cell
天然气、煤气化气:一次能源
氢能、二次能源
新型二次电池(Battery
金属氢化物-镍电池,Li离子二次电池
西
安
交
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大
学
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能
源
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加工成形
制造各种形状结构的零件与构件
材料→加工(热加工、冷加工→装配→产品
冷加工:车、铣、刨、磨、钻等
热加工方法:铸造、锻造、焊接、热处理
西
安
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源
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西
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料
制备与加工技
术》
电子器件的制造
二极管、三极管、场效应管、集成电路等
太阳电池、显示器(等离子平板显示器等
功能层:薄(纳米级!
新能源材料制备与加工技术
李长久
西安交
通
大
学
《新能源材料制
备
与加
工技
西安交
通大学
材料
制备与加工技
术》
本课程的安排
第1讲绪论:能源结构与太阳辐射特点
第2讲太阳电池原理
第3讲太阳电池原理(续
第4讲单晶硅太阳电池制造工艺
第5讲薄膜太阳电池与DSC制造工艺
第6讲燃料电池基础
第7讲固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池制备成形技术
池,北京大学出版社,1990年
2. Chenming HU and Richard M. White, Solar Cell,
From Basic to Advanced System, McGraw Hill Book
Company, 1983
3.(澳马丁格林著,李秀文等译,太阳电池,电子工
业出版社,1987年
太阳电池原理,太阳电池转换效率的影响因素及其影响规律、提高转换效率的基本途径;太阳电池的种类与制造工艺及其特点;
燃料电池的原理、特点、开发现状与应用前景。二次电池及其相关材料技术
材料制备、加工与制造器件一体化的特征
西
安
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大
学
《
新
能
源
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交通
大
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料制备与加工技术》
主要参考书
1.(美胡晨明,R.M.还特著,(李采华译,太阳电
E f f i c i e n c y (L H V %
Power output, MW
西
安
交
通
大
学
《
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能
源
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西
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交通大
学材料制备
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工技
术》
4.矿物(化石燃料使用造成的
环境污染问题
燃烧排放物:
SO2、No x、CO、CO2、烟尘等
危害作用
破坏植被与土壤:SO2
对人体健康有害:烟尘、SO2等
Structures
Properties
Compositions
Processing
西
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大
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术》
材料制备与加工
材料制备制造可用于生产产品的原材料
原材料(矿石→冶金(物理、化学→材料(粉末、板材、棒与丝
传统加工制造方法(机械零件
控性、控形以零件使用
水电
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术》
我国能源构成比例(%通加
我国一次能源构via世界变化
(1木材
煤的液化、汽化
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学
材
料
制
备
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第8讲新型2次电池材料
试验1单晶硅太阳电池特性
试验2单晶硅、非晶硅、多晶硅太阳电池特性比较
试验3 SOFC电池输出特性
试验4 PEMFC试验
西
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