...

《能源动态监测快报》

  • 来源专题:中科院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译类型:快报,简报类产品
  • 发布时间:2021-02-08
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。
  • 先进能源科技动态监测快报2020年第17期
    guokm
    决策参考 IEA能源技术展望报告评估洁净能源技术创新需求 2 IEA:亟需加速电力CCUS发展以实现低碳未来 4 俄罗斯加速布局氢能产业抢占氢能出口主导权 9 项目计划 DOE资助多个项目支持开发先进煤炭转化利用技术 10 DOE资助9700万美元加速生物能源技术研发 11 DOE部署新项目推进钙钛矿太阳电池技术研发 13 前沿与装备 新型岩盐氧化物负极材料显著提升锂离子电池快充性能 13 双金属氧化物催化剂助力甲烷高效催化转化 14 氟化处理空穴材料显著增强钙钛矿太阳电池长程稳定性 15

    发布时间: 2020-11-09

  • IRENA:离网可再生能源促进人人享有可持续能源目标实现
    guokm
    7月14日,国际可再生能源机构(IRENA)发布《全球及各地区离网可再生能源发展现状和趋势》 报告指出,离网可再生能源已成为可持续发展社会中现代能源服务的一种主流解决方案。过去十年(2008-2017年),全球离网可再生能源取得了显著的发展成果,其装机容量从2008年的2 GW增加到2017年6.5 GW,增长了两倍多。得益于此,全球通过离网可再生能源获得廉价、安全可靠的现代能源服务的人数达到了近1.33亿人(2016年数据)。报告对全球离网可再生能源的发展现状和趋势进行了系统分析,主要内容如下: 1、2011-2016年间,离网可再生能源所服务的人数增加了6倍,达到近1.33亿人 截止当前(2016年数据),全球约有1.33亿人通过离网可再生能源获得照明和其他电力服务。其中大约1亿人使用太阳能照明(<11瓦),2400万人使用太阳能家庭系统(>11瓦),至少900万人获得了微电网服务。在过去五年中(2011-2016年),由于太阳能照明成本的迅速下降以及各地建立了供应链,这让服务变得触手可及,同时也推动了离网可再生能源的增长。创新的服务方式和融资模式,如即付即用(PAYG)和微型融资,也增加了太阳能家庭系统的数量。自2007年以来,得益于亚洲的经济增长,以水力发电为基础的微电网所服务的人口增加了一倍多,并在2016年达到了640万人。虽然太阳能照明和太阳能家庭系统服务了绝大多数的离网可再生能源人口,但它们仅占总装机容量的一小部分(4%)。而基于太阳能、水电和生物质的高容量太阳能家庭系统和微电网有潜力提供更广泛的电力服务,包括用于生产用途。 图1 2007-2017年间获得离网可再生能源服务人口数量变化态势(单位:百万人口) 从2008年到2017年,离网可再生能源的装机容量增长了2倍多,从2 GW增加到6.5 GW。其中有一部分用于家庭供电,但大多数(83%)用于工业(如联合发电)、商业(如为电信基础设施供电)和公共用能终端(如街道照明、水泵)。 2、亚洲引领全球离网可再生能源部署 在过去的十年里,亚洲主导了全球离网可再生能源的发展,该地区的可再生能源装机容量从2008年的1.3 GW增加到了4.3 GW。这一增长很大程度上是由太阳能快速发展所驱动,其在可再生能源中的占比增加近2倍,从2008年的11%上升到2017年超过30%。而正在部署的离网太阳能将提供更为广泛的服务,包括家庭的电力和商业/公共用途。同期,离网水电装机容量翻了一番,达到了127 MW。在服务人口方面,离网可再生能源服务的人口数量增长了近8倍,从2008年不到1000万人增至2016年超过7600万人。其中约有5000万人获得太阳能照明服务,超过2000万人获得太阳能家庭系统服务。 图2 2008-2017亚洲地区离网可再生能源装机容量变化态势(单位:MW) 在亚洲,离网可再生能源还被用于烹饪。此外,家庭的生物质能源系统方案也已在许多国家实施,包括孟加拉国、柬埔寨、中国、印度、尼泊尔和越南。在整个亚洲地区内,普遍存在使用固体生物燃料来取暖。 近年来,亚洲地区在扩大电力供应上取得了重大进展。虽然电网服务还是最主要的服务方式,但是离网电力方案也在各种环境中发挥着重要作用,尤其是在电网未铺设的地区、偏远地区和岛屿中。亚洲在主电网和离网解决方案之间的相互作用以及离网可再生能源用于商业、公共和工业最终用途等方面拥有独特的经验。 3、非洲的离网可再生能源发展迅速 过去5年(2011-2016年),非洲大陆的离网可再生能源取得了快速发展。该地区获得离网可再生能源服务的人数从2011年略高于200万人增至2016年逾5300万人。这其中,太阳能照明当获首功,约有10%(约540万人)通过离网太阳能获得了高水平的电力服务。2017年,得益于技术设计和融资(如PAYG)的创新以及与移动支付平台(主要在东非)的结合,使用太阳能家庭系统的人口达到了400万人。 从2008年到2017年,该地区离网可再生能源累计装机容量已从231 MW增至2017年的近1200 MW。太阳能技术一直是离网容量增长的关键驱动力,超过820 MW容量的太阳能照明、家庭系统和微电网等完成了部署。同期,小型水力电网的装机容量从124 MW增长到162 MW。 展望未来,到2030年非洲将走在实现SDG 7目标(SDG7是联合国设定的7号可持续发展目标,即获得廉价、清洁和可持续的现代能源服务目标)的前列。由于集中式能源服务基础设施较为薄弱,离网可再生能源则将在实现非洲大陆全面能源供给上发挥关键作用。 4、世界其他地区也在大力推进离网可再生能源发展 除亚洲和非洲之外,全球其他地区至少有300万人通过离网可再生能源获得能源服务。这些地区总装机容量已从2011年约400 MW上升至2017年超过1.1 GW,其中南美占多数。 南美洲的电力普及率是发展中国家中最高的,其中离网可再生能源是解决最后一英里(偏远地区)电力供应以及工业(如采矿)和商业电力供应的解决方案。该地区离网可再生能源装机容量从2008年256 MW增至2017年456 MW,水电主导了离网能源基础设施的发展,工业领域生物质能的使用也有所增加。自2012-2017年间,太阳能装机容量也显著增长6倍达到88.5 MW。 图3 2008-2017亚非以外的其他地区离网可再生能源装机容量变化态势(单位:MW) 大洋洲离网可再生能源装机容量也占据了较大份额,因为这些岛屿国家正在从化石燃料过渡到可再生能源。该地区装机容量已经从2010年的125 MW增长到2017年的150 MW。与此同时,太阳能在可再生能源总量中所占的比重从4.7%上升到21%以上。加勒比共同体(CARICOM)的大多数成员都有较高的通电率。但不包括伯利兹、圭亚那、海地和苏里南,因为它们面临着农村电气化或能源匮乏的巨大挑战。考虑到这四个国家的电气化,分布式发电才能确保他们有可靠的电力供应。在圭亚那,有几家公司通过分布式发电来满足大部分或全部的能源需求。在海地,现有电网系统的不稳定性促使电网消费者完全或部分地依赖于自我发电,主要是依靠高效的柴油发电机。随着可再生能源的发展,大洋洲和加勒比海的岛屿预计将过渡到基于可再生能源的电力系统。 5、离网可再生能源能在各地都提供广泛的电力服务 当前,离网可再生能源被广泛用于为各种用能终端提供电力服务。在2017年,6.6 GW离网装机容量中,工业部门获得的电力服务最多,其次是商业和公共服务用能。其中工业部门所使用的离网电力主要依靠农林残余物的生物质能发电,而太阳能光伏则更多被用于为商业和公共设施以及住宅提供电力服务。 在商业和公共用途中,电信基础设施选择光伏供能,同样选择光伏的还有学校、街道照明、卫生中心和抽水。太阳能光伏因为其模块化和分布式的特性而具备了较大的部署灵活性,目前几个光伏项目和计划已经启动并正在加速部署中。太阳能泵是个很有吸引力的项目,它可以满足灌溉和饮用水供应的需要,也能提供可持续的现代能源,因此其部署规模也在逐渐扩大中。农村医疗中心的太阳能供电也成为了人们越来越感兴趣的一个领域。自2010年以来,用于医疗中心的光伏装机容量增加了五倍,到2018年预计达到10 MW以上。电力供应对医疗服务的质量、可及性和可靠性方面发挥着关键作用。全球约有10亿人的卫生设施无法获得可靠的电力供应,其中有2.55亿人生活在撒哈拉以南的非洲地区。考虑到其巨大的社会影响,农村医疗的电气化应成为农村电气化方案的优先选择 报告最后总结道,为了加速实现SDG7目标必须需要协调能源社会环境中的多个要素,包括政策法规、体制框架、交付和融资模式、技术创新和跨部门联系,并提出了相关建议: 政策与监管 1、电气化发展规划和战略应在合理的时间范围内明确电网扩展所要达到的区域和适合于离网解决方案的区域,并将信息提供给所有利益攸关者。 2、政策和法规的稳定性和明确性对于开发离网可再生能源解决方案至关重要。需要设计激励结构来吸引投资,并鼓励当地企业为市场发展做出长期贡献。 3、调整传统的集中式电网政策框架以适应微电网发展需要,如针对微电网制定政策和法规解决许可要求、税收制度、并网影响和融资等方面的问题。 4、采取适当的标准和质量控制措施来避免低质量产品的泛滥。由于离网可再生能源的监管仍处于起步阶段,各国政府应集中精力制定标准,鼓励可持续发展,同时不阻碍模式的创新。 制度框架 1、有关机构需要有明确的角色和责任,部门参与者对行政程序和机构联系要有明确的认识。 2、简单而精简的行政程序可以减少交易费用,例如在取得必要的许可证和资质方面。为此,最好是由一个机构负责协调利益相关者、制定过程和程序、管理项目批准、提供容量建设和促进财务和其他奖励计划的管理。 3、实施电气化战略的机构需要具备从技术知识和技能到稳定的预算拨款等一系列强大的能力。 交付和融资模式 1、交付模式需要根据当地的社会经济条件、采用技术以及当前和预期的电力服务需求来设计。 2、为最终用户提供长期的、量身定制、可实现的融资可以提高产品(如太阳能家庭系统)或服务(如微型电网连接费)的可及性。 3、离网部门的企业根据所处阶段、产品/服务组合和项目开发阶段的不同,寻求通过不同的融资需求获得长期融资。 4、使用金融工具,如众筹可以在传统融资无法获得或成本过高的情况下为离网项目提供资金。 技术创新 1、离网可再生能源技术应适应当地情况,并为农村地区提供多样化的电力服务。 2、开发和实施项目需要公私合伙和贷款赠款,而生产和知识产权交换则需要公共风险基金和补贴。公私部门的资助对创新型基础研究至关重要。 3、政策制定者应提供市场政策支持,促进可再生能源微电网设备商业化,大力推进行业发展。 交叉领域 1、离网可再生能源的全面发展应该考虑到跨部门能源服务的多样性 2、离网解决方案的技术、交付和融资模式的创新是对跨部门应用(包括农业部门)电力服务的支持。 3、离网可再生能源解决方案应该为公共服务(如淡水、教育和健康)提供可靠的电力供应。激励跨部门的合作需要评估各个部门离网解决方案的作用以及在各自部门发展战略中的发展情况,并最大限度地扩大离网解决方案对实现多个可持续发展目标效能。

    发布时间: 2018-10-25

  • 日本部署全球首个IGFC示范项目实证研究
    guokm
    4月17日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)宣布到2022财年将累计资助73.3亿日元,用于开展“煤气化燃料电池联合循环发电(IGFC)实证项目”第三阶段研究工作,即开展全球首个IGFC示范工程实证研究 。该示范工程项目将从煤炭气化气体对燃料电池的适用性,发电系统的性能、可用性、可靠性和经济效益几个方面对配备碳捕集系统的IGFC发电示范系统进行验证,目标是在项目完成时,开发出500 MW配备碳捕集系统的商用IGFC系统,并且在该商用IGFC系统中的CO2捕集率要达到90%,大幅降低煤炭火力发电CO2排放量,同时净热效率要达到47%。 编者按:NEDO“煤气化燃料电池联合循环发电(IGFC)实证事业”于2012年启动,分为三个阶段: 第一阶段:吹氧整体煤气化联合循环发电(IGCC)示范系统设计、建设和实证研究。于2012年启动,在大崎电站内建设了向煤气化炉供应氧气,实施燃气轮机与蒸汽涡轮联合发电的吹氧IGCC验证试验设施,发电规模达170 MW。设施于2015年开始试运行,2018年完成实证研究实验。 第二阶段:配备碳捕集的IGCC示范系统设计、建设和实证研究。于2016年开始,将从煤炭发电系统的性能、可用性、可靠性和经济效益几个方面对增加配备CO2捕集设备的吹氧IGCC进行验证。旨在将CO2捕集率提高到90%,大幅降低煤炭火力发电CO2排放量。 第三阶段:配备碳捕集的IGFC发电系统设计、建设和实证研究。于2018年启动,增加燃料电池联合发电单元,旨在2025年左右开发大型商业化IGFC技术,目标是使净热效率达到55%,单位CO2排放量减少到590 gCO2/kWh左右。

    发布时间: 2019-08-05

  • 可伸缩锂金属电池展现良好的机械和化学稳定性
    guokm
    柔性电子器件应用前景广阔,市场潜力巨大,因此受到了人们越来越多的关注。而该类型电子器件能否在未来市场取得成功关键在于是否有高性能的柔性/可伸缩电池给予充足的供能。斯坦福Yi Cui教授研究团队设计开发了全球首个可伸缩的锂金属负极,基于该电极制备了新型的可伸缩锂金属电池,展现出良好的机械性能和化学稳定性,对柔性电子器件的发展具有重要的推动作用。 研究人员首先将直径150 μm铜丝卷成直径500 μm一维铜弹簧,随后将铜弹簧卷绕成类似“蚊香”的二维结构弹簧,进一步将聚(乙烯-异丁烯-苯乙烯)橡胶(SEBS)的溶液注入到二维铜弹簧的螺纹缝隙中,等溶剂挥发干后即可得到二维“金属-橡胶”复合体,接着在该复合体表面电沉积一层锂金属薄膜,形成“锂金属-橡胶”一体化电极结构。由于弹簧螺纹缝隙被聚合物SEBS填充,使得整个二维的“蚊香”结构的铜弹簧被分隔成众多的金属微区。一方面,铜线被做成弹簧,保证了其具有良好的弹性(可伸缩性)。这样,在电极受到外力而拉伸时,铜弹簧可以变形,填充在弹簧间隙中的橡胶可以吸收机械应变能量,从而保护锂金属微区免受其影响,也即制备出了具备良好弹性的锂金属负极。随后研究人员测试了基于弹性锂金属负极和传统非弹性的锂金属负极的电池性能,在1 mA cm–2放电电流密度下,基于不可伸缩的锂金属负极电池经过45次循环后,放电容量开始明显衰减,且库伦效率下滑至95%,而将放电电流密度翻倍至2 mA cm–2后,电池经过14次循环后库伦效率便下降到90%以下;相反,可伸缩的锂金属负极电池经过167循环后电池容量基本没有衰减,且库伦效率高达97.5%;即使进一步提高放电电流至2 mA cm–2,电池仍可循环近50次,库伦效率达96%,展现出了优异的循环稳定性。进一步,研究人员系统研究了形变对锂金属电极的影响。在弹性锂负极发生60%的应变条件下,得益于铜弹簧和橡胶弹性,电极基本没有形变,因此电极的导电性几乎不受影响,形变前后电极的电阻基本一致。接着,测试了形变对电池性能影响,即在对电池进行60%伸缩形变后进行100次的恒电流充放电循环测试,结果显示电池在经过100次循环后仍可保持初始容量的90%,且库伦效率为90%左右,展现出了优秀的机械柔韧性和循环稳定性。 该项研究设计制备全球首个可伸缩锂金属电池,展现出优异的机械柔韧性和化学稳定性,为设计开发高效的柔性电池提供了新思路,对柔性电子器件的发展有良好的推动作用。相关研究成果发表在《Joule》。

    发布时间: 2018-09-19

  • 先进能源科技动态监测快报2019年第02期
    guokm
    决策参考 BNEF:2018年全球清洁能源投资再破3000亿美元大关 2 欧盟公布面向2050气候中性经济体战略愿景 4 NEA发布核能数据报告评述成员国核能发展态势 6 项目计划 DOE资助8800万美元支持提高油气采收率技术开发 9 ARPA-E资助1100万美元支持OPEN+第四、五批研究项目 10 DOE资助2500万美元研发下一代海洋能转换装置 11 前沿与装备 窄带隙锡铅复合钙钛矿太阳电池创下19%转换效率记录 12 基于菲醌大环化合物正极铝离子电池实现高效稳定运行 13 原位表征揭露铱单原子催化剂氧化CO反应机理 14 双功能Co掺杂SnS2复合物有效抑制锂硫电池穿梭效应 15

    发布时间: 2019-08-05

  • 铜铬氧化物无机空穴材料改善钙钛矿电池光稳定性
    wukan
    近年来,有机无机杂化钙钛矿太阳电池快速发展,转换效率已经突破22%,被认为是最有希望替代晶硅电池的新一代薄膜太阳电池技术。然而,稳定性差(如水、紫外光诱发的钙钛矿材料降解)问题成为了该电池技术走向商业化应用的一大障碍。由华盛顿大学Alex K-Y Jen课题组牵头的联合研究团队制备了新型的铜铬氧化物(CuCrO2)纳米晶薄膜,替代常规的氧化镍(NiOX)薄膜作为空穴传输层,应用于倒置结构的钙钛矿太阳电池,有效吸收了紫外可见光,避免了钙钛矿的光降解,从而显著改善了电池光稳定性。研究人员采用水热法制备了CuCrO2纳米晶,透射电子显微镜表征显示,CuCrO2纳米晶呈现片状形貌,平均尺寸在10 nm左右。X射线衍射测试结果表明,CuCrO2纳米片为纯六方相结构,即结晶度高有助于空穴传输。随后在室温下(25℃,远低于传统的TiO2基钙钛矿电池500℃左右的制备温度)通过旋涂法在ITO衬底上制备了一层CuCrO2纳米片薄膜作为空穴传输层,透射率测试显示,当传输层的厚度不超过58 nm情况下,在400-800 nm的光谱区域,CuCrO2纳米片空穴传输层的透射率超过了70%,即具备了良好的透射率。最后研究人员制备了以CuCrO2纳米片为空穴的倒置结构钙钛矿电池,并测试了电池性能。结果显示,电池器件的效率与CuCrO2空穴层的厚度有关,当厚度从10 nm逐步增加到20 nm时,器件效率逐渐增加。结合扫描电镜测试发现,厚度在45 nm时器件性能达到最优,短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率依次为21.94 mA cm−2、1.07V、0.81和19%;而基于传统NiOx空穴的钙钛矿电池短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率依次为21.45 mA cm−2、1.05V、0.76和17.1%。研究人员进一步采用紫外光对电池进行辐照研究其光稳定性,发现以NiOx为空穴的电池器件的短路电流密度在照射300 h后发生大幅下降30%,从而导致器件效率也大幅衰减。而以CuCrO2为空穴的器件效率基本不发生变化,表明了CuCrO2能够有效地对紫外光进行阻挡,从而提高了器件的光稳定性。该项研究设计合成了全新的抗紫外光的无机空穴材料,在保障电池高效率的前提下,有效地阻挡了紫外光,大幅改善了钙钛矿电池器件的光能稳定性,为制备高效稳定的钙钛矿电池提供了新途径,为钙钛矿电池工业化应用起到积极推动作用。相关研究成果发表在《Advanced Energy Materials》 。

    发布时间: 2018-06-01

  • 日本NEDO资助百亿日元加速推进全固态电池研发
    guokm
    6月15日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)宣布在未来五年(2018-2022年)资助100亿日元用于开展 “创新型蓄电池”主题项目的第二期全固态电池研究课题 ,旨在通过政产学研的合作模式整合全日本相关的国立研究机构、企业界和政府力量,共同推进固态电池技术的研发创新,提升车载电池的能量密度、安全性和续航里程,缩短汽车充电时间,攻克全固态电池商业化应用的技术瓶颈,为在2030年左右实现规模化量产奠定技术基础,维持日本在电池领域的全球领先地位。本次项目的参与成员包括丰田、松下、东丽等23家汽车、电池和材料企业,以及京都大学、日本理化学研究所等15家国立研究机构,将关注两大主题领域,具体内容如下: 1、关键基础技术开发 攻克影响全固态电池大规模量产的关键基础技术,包括研究与开发综合性能优异的固态电解质体系,开发固体电解质低成本化学合成和规模化制备工艺、电极电解质界面优化技术、电池内阻优化技术。此外,开发固态锂离子电池的电池单元模型及材料评价体系,评估电池的性能、耐用性和安全性,以把握新材料/部件的优缺点、相关技术问题以及电池批量生产工艺的适应性等问题,并制定规范的生产流程和性能评估标准。再则,利用计算机仿真模拟开发相应的预测技术,以模拟全固态锂离子电池运行情况,了解不同材料电池不同情况下的运行参数,用于指导实验室的研究开发;同时还将致力于发展并推广由日本主导的全固态电池的耐久性和安全性测试评估方法,使其成为国际标准。 2、全固态电池应用的社会环境分析 追踪调查分析全球全固态电池电动汽车政策、市场、研究发展趋势,以指导制定电动汽车大规模普及的低碳社会体系发展蓝图。在制定未来发展蓝图时,将充分考虑充电公共基础设施选址、资源限制问题、3R(减少原料、重新利用、物品回收)问题等与低碳社会对应的情景,并制定相关方案。 编者按:NEDO于2013-2017年启动了“创新型蓄电池”主题项目第一期研究课题,主要是对先进锂离子电池、固态电池、金属-空气电池等展开研究,其中包括开发固态锂离子电池的电池单元模型及材料评价体系,并对固态电解质、电极活性物质进行研究及测评。

    发布时间: 2018-09-19

  • 氟氧化物催化剂实现可见光驱动分解水产氢和CO2还原
    guokm
    光驱动催化分解水产氢和还原二氧化碳,在解决能源短缺和环境问题方面具有极大的发展潜力。然而,当前高效的光催化剂光响应范围过窄(主要局限在紫外波段),因此开发高效的可见光响应的催化剂成为光催化领域研究热点。由东京工业大学Maeda Kazuhiko教授课题组牵头的联合研究团队设计合成了全新的窄禁带烧绿石结构氟氧化合物(Pb2Ti2O5.4F1.2)催化剂,具备了优异的可见光响应特性,实现了可见光驱动分解水产氢和CO2还原。 研究人员首先按照一定化学计量比将氧化铅、氟化铅和氧化钛混合,通过固态反应法制备了Pb2Ti2O5.4F1.2化合物,X射线衍射表征显示化合物为纯相的烧绿石结构,扫描电镜测试表面化合物为纳米颗粒,平均粒径在2-10 μm之间。莫特-肖特基曲线计算结果显示Pb2Ti2O5.4F1.2的价带是-1.62 eV,平带是0.78 eV,即其带隙仅为2.4 eV(光谱响应范截止点在500nm),具备了良好的可见光响应特性;而相比水氧化电势(0.25 eV),Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂平带电势为0.78 eV,即位置更负,因此Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂完全满足水氧化和CO2还原的电势差要求;表明了Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂完全可以实现可见光驱动的水解产氢和CO2还原。接着通过光还原在Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂表面沉积一层铂(Pt)纳米颗粒作为质子还原活性位点,随后将Pt修饰的Pb2Ti2O5.4F1.2与乙腈溶液、三乙醇胺和水混合,置于可见光辐照下(λ≥420 nm),实现了可见光光解水产氢,产氢效率为0.1%,且连续辐照15小时,催化剂晶相和成分没有任何变化,表明Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂能够在可见光辐照下实现稳定催化分解水产氢。进一步,研究人员利用分子键合将双钌金属核心配体耦合到 Pb2Ti2O5.4F1.2表面,实现了可见光辐照下CO2还原成甲酸。 上述结果表明,Pb2Ti2O5.4F1.2催化剂可以实现可见光驱动分解水产氢和CO2还原,但该新型催化材料目前还是存在缺点,就是催化剂的表观量子效率较低,产氢效率仅为0.1%。因此,下一步工作将致力于改进催化剂的合成工艺和表面的修饰,增强催化性能,提升产氢效率。 该项研究设计合成了全新的双阴离子氟氧化合物催化剂,实现了稳定可见光光驱动分解水产氢和CO2还原,为清洁高效转化利用太阳能提供了新的技术路线。相关研究成果发表在《Journal of the American Chemical Society》 。

    发布时间: 2018-09-04

  • 离子液体添加剂抑制离子迁移提升钙钛矿电池稳定性
    guokm
    有机金属卤化物钙钛矿太阳电池具有制备工艺简单、光电转换效率高、成本低廉等优点,被视为最有希望替代晶硅太阳电池的下一代光伏技术。然而器件的长程稳定性(如光照和热作用下诱发钙钛矿活性层中的离子迁移导致钙钛矿成分分解)制约了该电池技术的商业化应用,因此改善钙钛矿太阳电池器件不稳定性是当前的研究热点之一。 牛津大学的Henry J. Snaith教授课题组联合瑞典林雪平大学研究团队将离子液体加入到钙钛矿薄膜中,不仅提高了器件效率,还有效抑制了离子迁移,显著提高了器件的长期稳定性,使钙钛矿太阳电池向商业化迈进了关键一步。研究人员将不同摩尔比(0-0.9%相对铅元素而言)的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体加入到钙钛矿前驱体中,通过旋涂法沉积在涂覆有氧化镍(NiO,作为空穴传输层)薄膜的导电玻璃上,随后在钙钛矿薄膜上逐步沉积富勒烯衍生物C61(电子传输层)、浴铜灵(BCP)缓冲层和金(Au)电极,形成倒置结构平板型钙钛矿太阳能器件。通过分析器件的电流-电压曲线发现,当BMIMBF4离子液体添加量达0.3%时,器件性能最优,其稳态光电转换效率(SPO)达到20%,而没有添加BMIMBF4离子液体的器件SPO仅为18.7%。对钙钛矿薄膜X射线衍射表征显示,相比无BMIMBF4离子液体样品,含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿薄膜衍射峰强度增加,表明结晶性增强;扫描电镜显示含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿薄膜晶粒尺寸增大,与X射线结果相互映衬。而X射线光电子谱(XPS)测试结果发现,BMIMBF4离子液体钙钛矿薄膜带隙发生了小幅变动,其与NiO和C61带隙匹配性变得更好,意味着其电子和空穴的抽取效率更高,这也解释了电池器件性能改善的原因。进一步的光致发光谱测试显示,没有BMIMBF4离子液体的钙钛矿薄膜出现了荧光淬灭现象,这是离子迁移所致;相反,含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿薄膜则没有出现荧光淬灭,表明了BMIMBF4引入有效地抑制了钙钛矿薄膜中的离子迁移。接着在60-65℃(湿度40-50%)、一个太阳的全光谱辐照下,开展稳定性测试,实验结果显示无BMIMBF4离子液体钙钛矿薄膜仅仅72小时就从黑色变成了黄色,意味着钙钛矿成分分解;相反,含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿薄膜依旧保持黑色,只出现了微量的碘化铅(PbI2),表明其稳定性得到了增强。最后研究人员在相同条件下对未封装电池器件开展稳定性测试,无BMIMBF4离子液体钙钛矿电池连续工作100小时后效率就基本降至零;而含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿电池则仍可保持86%的初始效率。接着对含有BMIMBF4离子液体的钙钛矿电池进行封装测试,且进一步提升了测试环境严苛性,将温度增加到70-75℃,结果显示连续运行超过1800小时后,器件的性能仅下降了5%左右,在此基础上计算预测器件下降到初始效率的80%,所需的时间至少要5200小时,展现出优异的稳定性。 该项研究通过在钙钛矿薄膜中引入离子液体,有效地抑制了离子迁移,极大提高了钙钛矿太阳电池长期运行的稳定性,其改善方法简单,具有广泛普适性,能够延用到其他类型的钙钛矿太阳电池器件中,为钙钛矿太阳电池从实验室走向商用奠定了关键一步。相关研究成果发表在《Nature》。

    发布时间: 2019-12-01

  • DOE资助445万美元支持地热层间封隔研究
    guokm
    9月5日,美国能源部(DOE)宣布为4个地热层间封隔研究项目提供445万美元的资助 ,以支持研发增强型地热系统(EGS)的工具和技术,提高其性能及成本效益。层间封隔技术可以根本改善EGS的性能和经济性,能够有效地预测定位特定区域,优化裂隙网络,从而降低EGS开发成本和操作风险,增加地热井筒发电量。EGS具备在全国范围内提供稳定可靠的可再生能源的潜力,目前美国地热发电容量仅有3.8 GW,投资EGS技术可以产生超过100 GW的发电容量。本次资助的项目侧重于研发对井筒完整性和裂缝导流能力风险较低、能够在腐蚀性坚硬岩石环境中长时间高温下操作、能承受较大压差的层间封隔工具和技术,具体项目见表1。 表1 DOE资助的地热层间封隔研究项目内容 承担机构 研究内容 C-Crete Technologies有限责任公司 开发嵌入高性能聚合物中的石墨烯纳米带,可通过目标高能微波固化并隔离井下区域 Fervo Energy公司 与斯伦贝谢公司合作,通过高温部件(弹性体)升级其最受欢迎的“Copperhead”层间封隔技术,部署于地热环境 Hotrock Energy Research Organization 开发用于层间封隔的基于可热降解膨胀材料的高温封隔器系统,包括临时隔离井下区域的可膨胀弹性体和泡沫。 Welltec有限公司 设计全金属、无弹性的层间封隔工具,用于更高温度的EGS环境

    发布时间: 2019-01-03

相关报告