近年来,国内外动力资料研讨开展迅速,优异效果不断涌现。本文精选了中文SCI期刊近期刊登的范畴内名家名作、热门文章,以飨读者。文章的方式包含总述与中英文研讨论文;内容既有前沿的热门范畴,也有资料收回运用、天然资料开发的实用技术;研讨方向包括光解水制氢、太阳能电池、燃料电池、超级电容器、热电电池,与前期的“储能电池资料”相辅相成,必有一款合适您。
阴极缓慢的氧复原反响(Oxygen Reduction Reaction, ORR)是按捺碱性燃料电池开展的重要原因。上海硅酸盐研讨所的施剑林院士和崔香枝研讨员制备出一种包裹碳化钨纳米粒子的石墨化介孔碳复合物,不只具有高ORR电化学催化活性, 还表现出杰出的电化学稳定性。半波电势(E1/2)和极限电流密度仅比商用贵金属催化剂Pt/C低50 mV和0.2 mA/cm2,而且其表现出近似4电子的ORR反响途径, ORR催化活性可与Pt/C催化剂相比较, 电化学稳定性和耐甲醇功能则更为优胜,有杰出的运用远景。
为进步热电器件执役可靠性并延伸寿数,高温电极与方钴矿资料之间需求参加阻挡层。上海硅酸盐研讨所正高级工程师工柏胜强和陈立东研讨员(本刊主编)研讨了Ti88Al12阻挡层与热电资料间的界面在加快老化试验中的演化规则。结果表明,n型样品的界面触摸电阻率增加快度比p型样品慢。关于n型样品,由元素分散反响生成的金属间化合物中间层增加及终究AlCo/TiCoSb 层开裂是导致界面触摸电阻率增加的主要原因;而p型热电资料与Ti88Al12的热膨胀系数的差异加快了p型样品中界面裂纹的产生。
二氧化钛(TiO2)是钙钛矿太阳电池中最常用的电子传输资料,其形状对 MAPbBr3(MA= CH3NH3)太阳电池的光电转化功率可产生直接影响。我国工程物理研讨院的张文华研讨员(本刊编委)运用旋涂法制备不同形状的TiO2,然后选用反溶剂室温结晶的办法在 TiO2基底上制备 MAPbBr3薄膜,并具体研讨了TiO2与MAPbBr3触摸界面的能级方位联系。不同形状的 TiO2在与钙钛矿触摸后构成的导带差异不同;不同的导带能级差可直接影响 MAPbBr3钙钛矿电池中电子的传递与搜集,从而影响光电转化功率。
光电催化分化水是绿色制氢的重要途径之一,可是水氧化反响在热力学和动力学上极难产生,因而制备高效光阳极成为光电催化分化水难以逾越的瓶颈。可见光呼应型氧化物WO3、α-Fe2O3和 BiVO4具有价格低廉、吸光性好、毒性小且光电化学稳定性高级长处,在曩昔几十年里,相关研讨已获得明显效果。澳大利亚昆士兰大学的王连洲教授和西北工业大学的王松灿教授总述了此类可见光呼应型氧化物光阳极改性,及在无偏压光电催化分化水中的研讨现状,并提出其存在的问题及未来开展方向。
石墨烯气凝胶作为一种三维多孔结构,能够有用按捺单层石墨烯因为范德华力而导致的集合。我国科学院上海硅酸盐研讨所的宋力昕所长和于云研讨员经过溶胶–凝胶法改进了氧化石墨烯自拼装制备办法,所得多级孔径新式石墨烯气凝胶的孔径小于1 μm,远小于传统资料(20~100 μm)。这种具有共同结构的石墨烯气凝胶表现出优异的功能,例如高比外表积、高孔隙率,其电容功能相对传统气凝胶进步了约40%。
从抛弃的太阳能电池片中收回多晶硅原资料关于环境保护和资料的循环再运用具有重要意义。大连理工大学的谭毅教授开发了用化学溶解和超声清洗收回电池片的最佳条件:电池片与10wt%的氢氧化钠溶液反响18 min后能够彻底去除铝电极,在40 kHz超声清洗20 min后银电极彻底脱落,与40%氢氟酸溶液反响10 min去除氮化硅膜。在处理8.9068 g的单片电池的进程中,除去了1.1102 g铝电极,终究收回得到0.0766 g银电极和7.7169 g硅晶片。
陶瓷透氧膜资料作为固体氧化物燃料电池的膜反响器,能够简化工艺进程、缓解催化剂失活、进步甲烷的转化率,可是对化学稳定性和氧浸透速率有更高的要求。我国科技大学的占忠亮教授在多孔层内壁上堆积具有高催化活性的 LaNi0.6Fe0.4O3–d纳米颗粒,构成接连的导电网格, 经过增加电化学反响活性位点,明显改进了电极功能。在 800 ℃时阴极和阳极极化阻抗分别为 0.26 和 0.08 Ω·cm2,在空气/CH4梯度中氧浸透速率为7.6 mL/(cm2·min),比未浸渍前进步了14倍。
近年来, 经过改动和调控对电极的资料和电子特性进步量子点敏化太阳能电池(Quantum dot-sensitized solar cells, QDSCs)的光电功率的办法受到了广泛重视。吉林师范大学的李海波教授总述了QDSCs 对电极资料的制备办法、微观描摹和晶体结构; 要点剖析了金属化合物、复合资料、杂化资料、多元金属硫族化合物、导电聚合物和碳资料对电极对QDSCs功能的影响; 并探讨了操控其电催化活性和电子传输功能的主要因素。最终,提出了往后进步QDSCs 转化功率和稳定性的研讨要点和研讨方向。
栓皮栎软木由严密摆放的空腔细胞组成,相邻的细胞构成摆放严密的蜂窝状结构,可是其超卓的结构并未被充分运用。北京化工大学的李敏副教授和杨儒教授制备了具有多孔结构的栓皮栎软木基多孔活性炭,最大比外表积到达 2312 m2/g,具有特别的微孔-介孔结构。在KOH 三电极系统中,0.1 A/g电流密度时比电容达296 F/g; 两电极系统中, 5 A/g时比电容到达 201 F/g,循环5000次后电容坚持率达99.5%,电流密度0.5 A/g(174 F/g)至 50 A/g(140 F/g)时电容坚持率达80.5%,能量密度高达19.62 Wh/kg。
碳资料具有比外表积大、导电性好的特色,可是作为电容器电极资料的比电容欠佳。闽南师范大学的汪庆祥教授制备了钼酸镍/多壁碳纳米管(NiMoO4/MWCNTs)复合资料。MWCNTs均匀地包覆在球状NiMoO4外外表,明显增强了NiMoO4的氧化复原信号和电荷转移动力学特性,具有更优异的比电容、倍率特性及循环稳定性。电流密度为2 A/g时,复合资料的比电容高达1071 F/g;当电流密度增大到10 A/g时,比电容仍能坚持本来的66.10%;在10 A/g的电流密度下,2500次循环充放电后,比电容坚持率高达95.85%。
为了优化电极微观结构,从而改进超级电容器功能,上海大学的陈益钢教授经过前驱体制备及硫化进程,选用水热法在泡沫镍上制备了纳米结构的NiCo2S4薄膜。制备进程中增加不同品种的外表活性剂会对NiCo2S4薄膜的描摹、结构和电容器电化学功能产生影响,导致NiCo2S4逐步自拼装构成三维纳米片网状结构。在所有的 NiCo2S4薄膜中, 增加十二烷基硫酸钠的薄膜表现出最高的比电容(在0.5 A/g电流密度下到达2893F/g)、超卓的倍率特性(在10 A/g电流密度下到达1890.6 F/g)和杰出的循环稳定性(1000次循环后坚持率为96.1%)。