新能源材料的研究进展
新能源材料的研究进展
新能源材料的研究进展随着人们对环境保护的重视，新能源逐渐成为了世界各国关注的焦点和发展方向。
而新能源材料作为新能源的基石，其研究进展也备受关注。
本文将对几种新能源材料的研究现状和未来发展进行深入分析。
太阳能电池材料太阳能电池是应用最广泛的新能源利用方式之一，其材料研究尤为重要。
传统的太阳能电池主要采用硅、铜、铟和镓等元素材料，但存在制造成本高、能量转换效率低、稀有材料成分较高等问题。
因此，近年来研究人员开始探索使用更为常见的元素作为材料，如硫化物材料、钙钛矿材料等。
其中钙钛矿材料因其优良的光电性能，成为了研究热点。
另外，基于微纳结构的光学优化设计也是太阳能电池的发展方向之一，透过表面纳米结构来达到增加吸收光的量和方向性、减少光反射以及提高能量转换效率等效应。
锂离子电池材料锂离子电池因其能量密度高、功率密度大、循环寿命长等优点逐渐成为各种便携式电子设备、电动汽车以及储能系统等的首选电源。
现在，研究人员正致力于改善锂离子电池的性能，降低其制造成本，以满足未来能源需求。
其中，寻找新型材料是提高锂离子电池性能的一大方向。
目前，石墨是锂离子电池中最常用的负极材料，但其能量密度已经无法满足大规模电动汽车的需求，因此，研究人员正探索使用新型碳材料、硅基材料和氧化物负极材料等。
同时，也有研究者使用金属锂替代石墨作为锂离子电池的负极材料，以提高其能量密度。
燃料电池材料燃料电池作为一种高效、清洁的新能源利用方式，也备受关注。
燃料电池材料主要分为阳极材料、阴极材料和电解质材料三类。
目前，氢燃料电池得到了广泛应用，其阳极材料多采用铂金属材料，但铂金属价格昂贵，同时也有一定的供应风险。
因此，不断有研究者探索替代铂金属材料的新型催化剂材料，如过渡金属材料、碳材料和贵金属合成材料等。
阴极材料方面，传统的氧化银、氧化镍等材料价格便宜，但存在稳定性差、易氧化等问题，目前也有研究者探索新型高效的阴极材料。
总结新能源材料的研究进展越来越引起重视，其影响深远。
新能源材料及其应用研究进展
新能源材料及其应用研究进展随着能源和环境问题的日益突出，大众开始关注新能源材料的研究和应用。
新能源材料不仅能够满足人们的能源需求，同时能够保护环境和节省能源。
本文将重点介绍新能源材料及其应用研究进展。
一、太阳能电池材料太阳能电池是一种典型的新能源材料，它利用太阳能转换为电能。
太阳能电池材料的研究非常活跃，目前主要研究方向包括硅基太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池。
其中，钙钛矿太阳能电池是研究的热点之一。
钙钛矿太阳能电池具有高效、稳定、廉价等优点，在低光强条件下也能够产生高电流。
但是，钙钛矿太阳能电池还存在着光热稳定性较差、含铅、含脆性等问题。
研究者们正在努力解决这些问题，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和可靠性。
二、电池材料电池是储存和释放能量的设备，随着电子产品的普及，对电池的需求也越来越大。
传统电池材料主要包括铅酸、镍氢、锂离子等。
而目前，研究者们正在研究新型电池材料，例如钠离子电池、锌空气电池、草酸锂电池等。
这些电池材料具有能源密度高、效率高、环境友好等优点。
然而，这些新型电池材料的研究还面临着电化学反应机理不清晰、热稳定性不佳等问题。
因此，需要更多的研究来解决这些问题，推广和应用这些新型电池材料。
三、光催化材料光催化材料是一种利用光能催化产生化学反应的材料。
它被广泛应用于空气净化、水处理、二氧化碳还原等领域中。
光催化材料的研究正在不断地发展，常见的光催化材料包括钛酸盐、氧化锌、氧化铟等。
但是，这些光催化材料的光吸收能力较差，光催化活性较低。
因此，研究者们在材料设计和制备方面进行了大量的研究，例如结构优化、复合材料等。
这些新型光催化材料已经显示出了更高的光吸收和催化活性。
四、燃料电池材料燃料电池是一种将氢气和氧气催化生成电能的设备。
燃料电池材料的研究已经取得了很大的进展，主要包括聚合物电解质燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池等。
这些燃料电池材料具有能源密度高、效率高、环保等优点。
新型能源材料的研究进展
新型能源材料的研究进展随着人类对环境保护意识的逐渐增强，对于新型能源材料的需求也随之增加。
新型能源材料是指那些能够高效地转化能量，同时具有环保、可再生、可持续和低成本等特性的材料。
本文将从光电器件、电池、燃料电池和催化剂等方面对新型能源材料的研究进展进行探讨。
一、光电器件光电器件是指那些可以将光能转化为电能或电能转化为光能的器件。
其中光伏电池是光电器件中的重要组成部分。
传统光伏电池的制作需要稀有金属银、铜等，成本高昂，而且也存在一定的环境污染问题。
为此，研究人员开始将非常规材料，如石墨烯、钙钛矿晶体等应用于光伏电池制作中。
近年来，石墨烯在光伏电池制作中的应用研究逐渐被广泛关注。
石墨烯是由一个碳原子形成的二维薄层，具有良好的导电性、透光性和热导性能。
石墨烯导电性好，可以作为光伏电池中的电极，在提高电池效率的同时，还可以降低制造成本。
此外，石墨烯的透光性也可以使得光伏电池的效率得以提高。
二、电池电池是指能够将化学能转化为电能的设备。
目前，常规的溶液型电池大都采用纯净致密的金属、陶瓷、玻璃等材料作为电解质，但这些材料不仅价格昂贵，而且存在严重的安全隐患和环境问题。
因此，研究人员开始运用新型能源材料替代传统电池材料，以减少制造成本和环境污染。
石墨烯是一种具有双重电荷特性的石墨材料，具有高电导率、优良的力学性能和强烈的化学稳定性等特点。
石墨烯作为电池材料，可以提高电池效率和循环寿命。
同时，石墨烯还可以改善电池的安全性，提高储能密度。
三、燃料电池燃料电池是一种新型的能源转换器，采用氢气、甲烷等高能化合物作为燃料，将化学能转化为电能。
燃料电池具有高效、环保、可重复使用等优点，因此被广泛应用于车辆、电站等领域。
传统的燃料电池中，催化剂大多采用铂等贵金属，而这些材料成本高昂，制造过程极为耗能。
为此，研究人员尝试使用非贵金属材料来替代传统的贵金属催化剂。
以钴为主的非贵金属催化剂逐渐成为燃料电池业界的研究热点。
钴是地球上比较常见的金属元素之一，具有较高的催化活性和稳定性。
新能源电池材料的研究进展与应用展望
新能源电池材料的研究进展与应用展望新能源电池材料的研究进展与应用展望随着全球对能源需求的日益增长，以及对环境和气候变化问题的关注，新能源电池作为一种独立的能源存储和转换设备，被认为是解决能源短缺和环境污染等问题的重要途径。
而电池的核心部分就是电池材料，因此，研究新能源电池材料的进展以及其应用展望成为当前科学研究的热点。
一、锂离子电池材料的研究进展与应用展望锂离子电池是目前应用最广泛的电池之一，广泛应用于移动通信设备、电动汽车和储能系统等领域。
目前，主要研究方向包括提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性。
为实现这些目标，研究者们致力于开发高容量电极材料、电解质和界面材料等。
其中，一些新型锂离子电池材料，如硅基负极材料、硫基正极材料和固体电解质材料，具有高比能量、高能量密度和安全性好等优点。
这些材料的应用展望主要集中在电动汽车和储能系统领域，有望有效提高电动汽车的续航里程和储能系统的能量密度。
二、钠离子电池材料的研究进展与应用展望相比锂离子电池，钠离子电池具有资源丰富、成本低廉和安全性好等优点。
然而，钠离子电池的能量密度和循环寿命还存在一定的挑战。
因此，研究者们致力于开发高容量电极材料、电解质和界面材料等，以提高钠离子电池的性能。
目前，一些新型钠离子电池材料，如磷酸盐类负极材料和多元氧化物正极材料，具有高比容量和良好的循环稳定性。
这些材料的应用展望主要包括电动车辆、储能系统和电动工具等领域，有望为能源存储和转换设备提供更加可靠和经济的选择。
三、固态电池材料的研究进展与应用展望固态电池作为一种新型电池技术，以其高能量密度、高循环寿命和安全性好等优点备受关注。
与传统的液态电解质相比，固态电解质具有更高的离子导电性和较低的内阻，能够有效解决液体电池的安全性问题。
目前，研究者们已经取得了一系列具有潜力的固态电解质材料，如固体陶瓷、聚合物基电解质和杂化电解质等。
这些材料的应用展望主要包括电动汽车、储能系统和便携式电子设备等领域，有望为新能源电池的发展提供更加可靠和安全的解决方案。
新能源材料的研究进展与应用
新能源材料的研究进展与应用随着全球对环境保护意识的提高，新能源技术的发展越来越被推崇和重视。
新能源材料作为新能源技术的基石，其研究进展和应用发展也备受关注。
一、太阳能材料太阳能被广泛认为是最具发展潜力的新能源之一，其应用范围也越来越广泛。
太阳能电池是太阳能利用的最常见方式之一。
目前，硅、碲化铟和氨基钙钛矿等材料被广泛研究并应用于太阳能电池中。
其中，氨基钙钛矿已经成为研究热点，其光电转换效率已经达到了23.7%。
二、锂离子电池材料锂离子电池作为移动电源供应的主力，其性能的提升一直得到关注。
目前，新型电极材料及电解液的应用，使得锂离子电池的容量和循环寿命等方面得到极大的提升。
其中，硅及硅基复合材料、氧化钴酸锂、氧化铁等新型电极材料受到了广泛的关注与研究。
而且在电解液方面，含有氧化铁纳米颗粒的电解液也被证明能够显著提升锂离子电池的性能。
三、燃料电池材料燃料电池作为一种清洁能源，具有高效、环保、零排放等特点，其研究已成为许多国家自主创新的重点。
其中，质子交换膜燃料电池(PMEMFC)的研究尤为重要。
过渡金属催化剂在其中起到了至关重要的作用。
近年来，铂金属价格上升，因此人们也开始寻找替代品。
目前，铜、镍、钴被广泛研究以替代铂铑等贵金属。
四、能源材料的应用新能源材料除了用于太阳能电池、锂离子电池和燃料电池等研究外，还应用于其他领域。
例如：二氧化碳捕集材料、储氢、LED发光材料、电磁屏蔽材料等领域的应用，能够使新能源材料的需求量更加广泛。
综上所述，新能源材料的研究进展与应用的加速，对于推动中国未来经济健康可持续发展具有重要意义。
未来，随着技术的不断进步，新能源材料也必将迎来更大的发展机遇。
新材料在能源领域的应用研究进展
新材料在能源领域的应用研究进展能源是现代社会发展的基石，然而传统能源资源的日益枯竭和环境问题的加剧，迫使人们寻找新的能源解决方案。
新材料的快速发展为能源领域带来了前所未有的机遇和挑战。
本文将介绍新材料在能源领域的应用研究进展，并探讨其对能源产业的影响。
第一节：太阳能电池太阳能电池作为一种直接将光能转化为电能的设备，可以说是新材料在能源领域的杰出应用之一。
传统的硅基材料在太阳能电池中得到广泛应用，但其制造成本高、重量大和效率低成为制约其发展的主要因素。
然而随着新材料的涌现，如钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池等，改善了这些问题。
钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本和相对简单的制备工艺成为研究热点。
有机太阳能电池则具有柔性、可塑性强等特点，为太阳能电池的商业化应用提供了可能。
第二节：锂离子电池锂离子电池作为当今电子产品和电动车领域最重要的能量存储装置之一，对于新材料的需求十分迫切。
目前主流的锂离子电池采用了石墨作为负极材料，但其容量和循环寿命有限。
新材料的引入，如硅基负极材料和硫基正极材料，使得锂离子电池的容量和循环寿命得到显著提升。
此外，固态锂离子电池的研究也取得了突破性进展，具有更高能量密度和更安全的特点，有望成为下一代锂离子电池的主流。
第三节：燃料电池燃料电池作为一种将化学能转化为电能的设备，具有高效率、零排放和可以利用多种燃料等特点，被广泛应用于交通运输和能源供应等领域。
然而传统燃料电池使用的贵金属催化剂限制了其商业化应用的发展。
新材料的探索为燃料电池的催化剂提供了替代方案，如非贵金属催化剂和过渡金属氮化物催化剂等。
这些新材料不仅具有类似或甚至更好的催化性能，还具有更低的成本和更好的稳定性。
第四节：储能材料随着可再生能源的快速发展，储能技术的需求与日俱增。
新材料在储能材料方面的应用研究取得了重要进展。
例如，石墨烯作为一种二维材料，具有超高比表面积和良好的导电性，被广泛应用于超级电容器和锂离子电池等领域。
新能源汽车电池材料的研究进展
新能源汽车电池材料的研究进展随着全球对环境保护和可持续发展的重视，新能源汽车作为一种绿色出行方式，正逐渐成为汽车行业的主流趋势。
而新能源汽车的核心部件之一——电池，其性能和成本直接影响着新能源汽车的推广和普及。
电池材料作为决定电池性能的关键因素，一直是科研人员研究的重点领域。
本文将对新能源汽车电池材料的研究进展进行详细阐述。
目前，常见的新能源汽车电池主要有锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。
其中，锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点，成为新能源汽车领域应用最广泛的电池类型。
锂离子电池的正极材料主要包括钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、磷酸铁锂（LiFePO₄）和三元材料（如LiNiCoMnO₂）等。
钴酸锂具有较高的比容量和良好的循环性能，但钴资源稀缺且价格昂贵，限制了其大规模应用。
锰酸锂成本较低，但比容量和循环性能相对较差。
磷酸铁锂具有安全性高、循环寿命长、成本低等优点，但能量密度相对较低。
三元材料通过合理调配镍、钴、锰的比例，能够在能量密度和成本之间取得较好的平衡，是当前锂离子电池正极材料的研究热点之一。
在负极材料方面，石墨是目前应用最广泛的锂离子电池负极材料，其具有良好的导电性和层状结构，能够实现锂离子的嵌入和脱出。
然而，石墨的理论比容量较低，难以满足高能量密度的需求。
因此，硅基材料、金属锂等新型负极材料的研究备受关注。
硅基材料具有极高的理论比容量，但在充放电过程中会发生巨大的体积膨胀，导致电极结构破坏和容量衰减。
为解决这一问题，科研人员通过纳米化、复合化等手段对硅基材料进行改性，取得了一定的进展。
金属锂具有最高的理论比容量，但存在枝晶生长和安全性等问题，目前仍处于研究阶段。
除了正负极材料，电解质也是锂离子电池的重要组成部分。
传统的液态电解质存在易泄漏、易燃易爆等安全隐患。
固态电解质具有高安全性、高离子电导率和宽电化学窗口等优点，成为未来锂离子电池电解质的发展方向。
新能源材料的研究报告进展
新能源材料的研究报告进展当前，随着环境污染和化石燃料资源的逐渐枯竭，新能源材料的研究变得愈发重要。
新能源材料的研究旨在寻找替代传统能源的可再生能源，如太阳能、风能、水能等，以及用于能源存储和转换的新材料。
本文将从太阳能材料、储能材料和可再生能源材料等方面介绍新能源材料的研究报告进展。
太阳能作为最具潜力和广泛应用前景的新能源之一，其材料的研究成为当前研究的热点领域。
近年来，有机太阳能电池在新能源领域的应用前景备受关注。
有机太阳能电池以其柔性、轻薄、颜色可调和可印刷等特点受到研究者的青睐。
研究报告显示，有机太阳能电池的光电转换效率不断提升，已经接近20%。
然而，有机太阳能电池中的耐候性、稳定性和成本等问题仍然需要解决，这是未来研究的重点之一另一方面，储能材料的研究也是新能源领域的重要方面。
随着可再生能源的快速发展，储能技术的需求越来越迫切。
当前，锂离子电池是最常用的储能技术之一，但其容量、循环寿命和安全性等问题亟待解决。
研究报告指出，固态电解质、新型碳材料和金属离子电池等技术是解决锂离子电池问题的重要途径。
近年来，钠离子电池作为一种具有潜力的替代技术备受关注，其研究取得重要进展。
钠离子电池的优势在于钠资源丰富、低成本和相对较高的能量密度。
在可再生能源材料的研究方面，光催化材料和燃料电池材料是当前的研究热点。
光催化材料可将太阳能转化为化学能，用于水的分解和二氧化碳的还原等反应，从而实现可持续发展。
研究报告显示，一些新型的半导体光催化剂，如二维材料和过渡金属氧化物等，具有优异的催化性能和稳定性。
此外，燃料电池作为一种高效利用不同能源的技术，其材料的研究也备受关注。
近年来，研究人员通过调控燃料电池的催化剂、电解质和载流子传输层等关键材料的结构和性能，提高了燃料电池的效率和稳定性。
总结来说，新能源材料的研究报告显示，在太阳能材料、储能材料和可再生能源材料等领域都取得了重要的进展。
然而，当前新能源材料面临的挑战仍然很多，如提高太阳能电池的稳定性和成本效益、解决锂离子电池的容量和安全性问题，以及改进光催化材料和燃料电池的催化效率和稳定性等。
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新能源材料的研究进展摘要:新能源是降低碳排放、优化能源结构、实现可持续发展的重要途径, 新能源材料是引导和支撑新能源发展的重要基础, 新能源系统中得到了大量应用。
概要介绍了目前在新能源发展过程中发挥重要作用的核用锆合金、镍氢动力电池关键材料及氢质高容量储氢材料等新能源材料的现状及存在问题。
关键词:新能源; 氢能; 新能源材料新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。
新能源材料对新能源的发展发挥了重要作用, 一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生, 一些新能源材料的应用提高了新能源系统的效率, 新能源材料的使用直接影响着新能源系统的投资与运行成本。
本文主要介绍核用锆合金、锂离子电池关键材料、镍氢动力电池关键材料及氢能燃料电池关键材料等新能源材料的现状及存在问题。
轻质高容量储氢材料目前得到实际应用的储氢材料主要有AB5型稀土系储氢合金、钛系AB型合金和AB2 型Laves相合金, 但这些储氢材料的储氢质量分数低于212%。
近期美国能源部将2015年储氢系统的储氢质量分数的目标调整为515% , 目前尚无一种储氢方式能够满足这一要求, 因此必须大力发展新型高容量储氢材料。
目前的研究热点主要集中在高容量金属氢化物储氢材料、配位氢化物储氢材料、氨基化合物储氢材料和MOFs等方面的研究。
在金属氢化物储氢材料方面, 北京有色金属研究总院近期研制出Ti32 Cr46 V22 Ce014合金, 其室温最大储氢质量分数可达3165% , 在70 ℃和011 MPa条件下有效放氢质量分数达到215%[ 35 ] 。
目前研究报道的钛钒系固溶体储氢合金, 大多以纯V为原料, 合金成本偏高, 大规模应用受到限制, 因此, 高性能低钒固溶体合金和以钒铁为原料的钛钒铁系固溶体储氢合金的研究日益受到重视。
1997年, Bogdanovic等人发现当以Ti(OBun) 4 为催化剂时, NaAlH4 在中温条件( 100～200 ℃)下可实现可逆吸放氢, 其理论储氢质量分数可达516% , 从而掀起了配位氢化物储氢材料的研究热潮。
近10年来, 各国学者为提高配位氢化物储氢材料的储氢性能开展了大量研究, 目前, 添加催化剂的Na2Al2H系氢化物储氢材料在150 ℃下的有效储放氢质量分数已达415%。
但仍存在以下问题: ①制备条件苛刻、工艺复杂、成本高, 需探索新的低成本合成制备方法; ②吸放氢热力学性能差, 需探索新的配位氢化物以改善其放氢热力学性能, 需研发新的催化剂与催化技术, 以提高其催化效率; ③催化机理尚不清晰, 还需进一步深入研究材料在吸放氢过程中的动态结构变化、催化原子的占位及其材料的界面特性等, 准确揭示材料的催化吸放氢机理。
2002年, 陈萍等首次报道了在250 ℃条件下金属氨基物L i2N2H的可逆吸放氢质量分数高达615% , 引起了同行研究者对于新型金属氮氢化物储氢材料的极大关注, 但这一材料的吸放氢平台压力偏低, 放氢温度较高。
当采用电负性较高的Mg部分替代L i后, 材料的吸放氢温度显著降低, 200 ℃时其储氢质量分数约为510%。
随后对于类似的amide2hydride 体系, 如L iNH2- CaH2 , Mg (NH2 ) 2 - NaH, Mg (NH2 ) 2 - CaH2 , Ca(NH2 ) 2 - L iH, 和Mg (NH2 ) 2 - MgH2 等进行了大量研究。
最近, 陈萍等又在高容量氨基硼烷化合物储氢材料的研究中取得了新进展, 他们将碱金属氢化物引入NH3BH3 中, 合成的碱金属氨基硼烷化合物, 在90 ℃条件下放氢质量分数高达1019% , 但其可控放氢性能还有待提高。
核用锆合金核反应堆中, 目前普遍使用锆合金作为堆芯结构部件和燃料元件包壳材料。
Zr - 2, Zr - 4和Zr - 215Nb是水堆用3种最成熟的锆合金, Zr - 2 用作沸水堆包壳材料, Zr - 4用作压水堆、重水堆和石墨水冷堆的包壳材料, Zr - 215Nb用作重水堆和石墨水冷堆的压力管材料, 其中Zr - 4合金应用最为普遍, 该合金已有30 多年的使用历史。
为提高性能, 一些国家开展了改善Zr - 4合金的耐腐蚀性能以及开发新锆合金的研究工作。
通过将Sn含量取下限, Fe, Cr含量取上限, 并采取适当的热处理工艺改善微观组织结构, 得到了改进型Zr - 4 包壳合金, 其堆内腐蚀性能得到了改善。
但是,长期使用证明, 改进型Zr - 4 合金仍然不能满足50GWd / tU 以上高燃耗的要求。
针对这一情况, 美国、法国和俄罗斯等国家开发了新型Zr2Nb系合金, 与传统Zr2Sn合金相比, Zr2Nb系合金具有抗吸氢能力强, 耐腐蚀性能、高温性能及加工性能好等特性, 能满足60GWd / tU甚至更高燃耗的要求, 并可延长换料周期。
这些新型锆合金已在新一代压水堆电站中获得广泛应用, 如法国采用M5合金制成燃料棒, 经在反应堆内辐照后表明, 其性能大大优于Zr - 4合金, 法国法玛通公司的AFA3G燃料组件已采用M5合金作为包壳材料。
随着我国核电的快速发展, 锆合金加工材的需求量将大幅度增长。
目前, 我国现有核电站每年仅更换核燃料组件就需锆合金管材100 多吨。
到2020 年, 按核能发电总容量70 ×106 kW 计, 仅考虑新建反应堆首炉装料, 其锆合金加工材一次性投入量将达2 000 t, 同时考虑堆内核燃料组件的每年更换, 锆合金加工材用量将稳定在1 000 t/a左右。
制备技术。
国核宝钛锆业股份公司以核电锆合金加工材国产化为目标, 从国外引进了全套锆合金管材生产装备, 使我国生产锆合金加工材的装备水平达到了20世纪90年代国际先进水平。
上海高泰稀贵金属股份有限公司也建立了一条锆管材生产线。
通过对引进设备的消化、吸收及再创新, 2条生产线已形成年产615 ×105 m成品锆管的生产能力。
随着我国核电的快速发展, 锆合金加工材的需求量将大幅度增长。
目前, 我国现有核电站每年仅更换核燃料组件就需锆合金管材100 多吨。
到2020 年, 按核能发电总容量70 ×106 kW 计, 仅考虑新建反应堆首炉装料, 其锆合金加工材一次性投入量将达2 000 t, 同时考虑堆内核燃料组件的每年更换, 锆合金加工材用量将稳定在1 000 t/a左右。
我国是世界上少数几个掌握锆合金加工材生产技术的国家之一, 自主研制的Zr - 4合金已成功应用于秦山核电站一期工程。
但目前我国核级锆合金加工材生产还没有形成完整的工业体系, 与国外先进水平相比仍存在较大差距, 具体表现在: ①尚未突破生产核级海绵锆的关键工艺流程, 核级海绵锆的生产处于停滞状态, 国产核级海绵锆的供应不足影响了锆材生产。
虽然我国将引进美国华昌公司锆铪分离技术, 但这一技术仍存在着严重的环境污染隐患; ②新锆合金的开发和使用滞后于核电站的应用需求, 对于锆铌系合金, 我国仍处于研究中试阶段, 缺乏堆内的考核试验数据; ③目前锆管生产工艺流程中仍存在着一些严重影响质量、寿命和安全性的问题。
固体氧化物燃料电池传统的固体氧化物燃料电池( SOFC)通常在800 ～1 000 ℃的高温条件下工作, 由此带来材料选择困难、制造成本高等问题。
如果将SOFC的工作温度降至600～800 ℃, 便可采用廉价的不锈钢作为电池堆的连接材料, 降低电池其他部件(BOP)对材料的要求, 同时可以简化电池堆设计, 降低电池密封难度, 减缓电池组件材料间的互相反应, 抑制电极材料结构变化, 从而提高SOFC系统的寿命, 降低SOFC系统的成本。
工作温度进一步降至400 ～600 ℃时, 有望实现SOFC的快速启动和关闭, 这为SOFC进军燃料电池汽车、军用潜艇及便携式移动电源等领域打开了大门。
实现SOFC的中低温运行有两条主要途径: ①继续采用传统的YSZ电解质材料, 将其制成薄膜, 减小电解质厚度, 以减小离子传导距离, 使燃料电池在较低的温度下获得较高的功率输出; ②开发新型的中低温固体电解质材料及与之相匹配的电极材料和连接板材料。
YSZ电解质过度薄膜化不利于电池的放大和规模化制作, 因此YSZ并不适用于低温SOFC ( 600 ℃以下)的电解质。
目前在低温SOFC中应用较多的电解质材料是掺杂氧化铈(DCO) (包括SDC, GDC, YDC)和Sc掺杂的氧化锆( SSZ)。
采用廉价的陶瓷工艺, 可以制备出约10μm 厚的致密DCO薄膜, 该薄膜500 ℃时的面电阻为011Ω·cm2 左右。
与此同时, 还开发出一些与DCO相匹配的高性能电极材料(特别是阴极) , 通过优化电极结构(特别是阳极基体) ,使得电池性能有了一定的提高。
在SOFC中碳氢燃料可通过内重整得到H2 和CO,随后H2 和CO在阳极上分别氧化为H2O 和CO2 , 同时产生电能和高温热能。
内重整可以提高效率, 简化系统, 降低成本, 但直接内重整易在Ni阳极上产生碳沉积, 导致电池活性快速下降。
因此, 阳极必须具有长期的抗积碳能力。
阴极材料的欧姆损失约占整个中温SOFC系统欧姆损失的65%。
若进一步降低SOFC的运行温度, 将引起阴极的极化过电位和界面电阻的进一步增大。
因此, 研制与中温电解质材料相匹配的新型阴极材料是开发中温SOFC的前提和基础[ 46 ] 。
有些阴极材料在CO2 气氛中的化学稳定性较差, 应研究开发能稳定工作的抗CO2 阴极材料。
镍氢动力电池关键材料镍氢电池是我国具有较强资源优势的高科技产品,在国际市场具有较强的竞争优势。
2005年, 我国出口镍氢电池9 ×108 只, 超过日本成为镍氢电池的第一生产大国, 确立了我国作为世界镍氢电池生产基地的战略地位。
镍氢动力电池已进入成熟期, 在商业化、规模化应用的混合动力汽车中得到了实际验证, 全球已经批量生产的混合动力汽车大多采用镍氢动力电池。
目前技术较为领先的是日Panasonic EV Energy公司,其开发的电池品种主要为615 Ah电池, 形状有圆柱型和方型两种形式, 电池比能量为45 Wh /kg, 比功率达到1 300W /kg。
采用镍氢动力电池的Prius混合动力轿车在全球销售约120万辆, 并已经受了11 年左右商业运行考核。
随着Prius混合动力轿车需求增大, 原有的镍氢动力电池的产量已不能满足市场需求, Panaso2nicEV Energy公司正在福岛县新建一条可满足106台/a电动汽车用镍氢动力电池的生产线, 计划3 年后达产。
目前镍氢电池所采用的正极材料均为β球型Ni(OH) 2 , 镍氢动力电池正极材料的研发重点是改善高温条件下高倍率充放电效率及其可靠性, 主要方法为调整材料组分, 掺杂稀土氧化物及其进行颗粒表面修饰等。