仿生智能纳米通道在能量转换中的应用

智能纳米通道由于独特的纳米结构,导致对离子的通过具有选择性、整流性和门控性,从而在能量转换领域具有重要的应用前景。本文根据能量转换原理的不同,将纳米通道在能量转换中的应用分为:模仿电鳗鱼将化学能转换为电能,模仿绿叶将光能转换为化学能,模仿菌紫质将光能转换为电能,模仿水力发电机将流体机械能转换为电能。其中,模仿电鳗鱼系统由于广泛的能量来源、高的能量转换效率以及输出的能量形式为电能,应用前景最为广阔。能量转换的性能受纳米通道自身的几何结构以及内表面电荷密度的影响。除此之外,还受外界条件的影响,比如电解质溶液类型和浓度,浓差和气压差的大小以及pH值等。     

基于仿生智能纳米孔道的先进能源转换体系

自然界中的生命体系经过40多亿年的进化,实现了对能源的高效转换、存储和利用.特别是生物膜上的各类孔道结构在其中起着重要作用.基于仿生智能纳米通道的先进能源转换体系从生物离子通道中获取与能量转换相关的启示(例如,电鳗放电、ATP合成、视网膜、紫膜等),从原理和结构上模仿生命体系中高效能量转换的某一个侧面,通过产能材料的设计和转换器件的组装,实现机械能到电能、光能到电能、光能到化学能等不同能量形式之间的转换.我们综述了目前应用人工合成的纳米尺度孔道结构进行仿生能源转换的三个热点领域:纳米流体动能-电能转换,纳米流体反向电渗析系统和基于仿生智能纳米孔道的先进能源转换体系.基于智能纳米孔道的能源转换方法摆脱了传统发电设备所必需的机械转动装置的束缚,在可以预见的范围内,仿生产能器件的效能必将超越已有人工体系,为面向未来的能源技术的创新提供了新思路,新理论和新方法.     

改性磺化聚醚醚酮用作直接甲醇燃料电池聚合物电解质膜

1引言 聚合物电解质膜燃料电池（Polymer electrolyte membrane fuel cell，PEMFC）是一种能直接将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置，具有能量转换效率高、环境友好、比能量高（相对于电池）、操作温度低、启动快的特点，可广泛应用于汽车、电站、移动电源等领域。聚合物电解质膜则是PEMFC中的核心部件，起着分隔燃料和氧化剂、传导离子和绝缘电子的作用，一直以来都是燃料电池研究领域的热点。     

质子交换膜燃料电池Pt纳米线电催化剂研究现状

质子交换膜燃料电池(PEMFC)能直接将化学能转换为电能,具有能量转换效率高、环境友好、启动快等优点.其中电催化剂是决定PEMFC性能、寿命及成本的关键材料之一.目前所采用的Pt催化剂成本较高,是阻碍其商业化的主要因素.而Pt纳米线电催化剂的Pt利用率和催化剂活性高,抗CO毒性以及耐久性好.本文综述了Pt纳米线电催化剂的制备及其电化学催化性能的研究现状.     

关于氢-氧燃料电池和电解水装置工作条件的讨论

电化学能量转换装置包括将化学能转变为电能的各种化学电源,以及将电能转变为化学能的各种电解装置。设计这些装置时既要考虑各种能量之间的转换效率(常用％表示),又要考虑单位体积(或重量)设备中转换过程的进行     

质子交换膜燃料电池铂基催化剂研究进展北大核心CSCD

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有能量密度高、利用率高、清洁安静等优点。在不同类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)不仅能量密度高,而且具有在近常温条件下工作的特点,因此受到广泛关注。目前,商业化PEMFC仍采用铂基纳米材料作为催化剂,其中缺乏低成本、高效的阴极催化剂是限制PEMFC性能提升和成本降低的关键因素之一。本文综述PEMFC催化剂的结构可控制备及其对阴极氧还原反应和膜电极性能的影响,阐述调控催化剂结构提高PEMFC性能的方法,特别是提高贵金属催化剂的利用率,降低膜电极中贵金属用量的研究进展。     

燃料电池用跨温区质子交换膜材料研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种电化学能量转换器件，能将燃料中的化学能转换为电能，具有高效、清洁、寿命长等优点，可应用于动力电池、固定式和便携式电源等领域。质子交换膜(PEM)是其中的关键部件，主要用于隔离阴阳两极和传递质子等。但当前质子交换膜燃料电池的发展面临着成本高、寿命不足等挑战。本文结合近年的研究热点，从质子传输机制出发将质子交换膜燃料电池分为磺酸功能化PEM和磷酸掺杂型PEM两大类，从主链结构的差异以及改性方法等方面综述近年来的研究进展，详细介绍了材料的化学结构、膜材料性能、电化学性能等，并针对现存的一些问题和不足对质子交换膜燃料电池今后的发展方向进行了展望。     

CdS薄膜及其光电化学电池阳离子识别特性的研究

半导体材料CdS薄膜具有优良的光电特性,一直受到人们的关注,广泛用于许多无机薄膜太阳电池的n型窗口层[1,2]。用CdS薄膜组装的光电化学电池也一度引起人们的极大兴趣。二十世纪七十年代以来,半导体光电化学在光能-电能转换、光能-化学能转换和太阳能的光电化学利用方面得到了蓬     

高温聚合物电解质膜燃料电池催化剂的研究进展（英文）

高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)是一类将化学能转换为电能的能量转换装置,与传统的低温聚合物膜燃料电池相比具有诸多优势.目前HT-PEMFCs主要是以铂作为催化剂.铂基催化剂对于燃料电池氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)有好的催化活性,但在HT-PEMFCs中通常需要高载量的铂基催化剂,以缓解磷酸在铂表面强吸附对活性表达的限制,其存在成本高、活性不足、长时间运行下活性降低及载体腐蚀等问题.本文总结了最近关于HT-PEMFCs催化剂的研究进展,系统分析了贵金属、非贵金属催化剂在HTPEMFCs中的应用前景,并对现阶段HT-PEMFCs催化剂的发展应用进行了展望.     

能源转换演示装置的设计

针对高中化学教材中提到的新能源问题,探索设计了可将太阳能转化为电能,电能转化为化学能,化学能转化为电能,电能转化为热能的能源转换演示装置。通过该实验的演示,可以让学生直观地感受到几种能量之间的转化过程,可供教学参考和借鉴。     

有关化学电源应用和发展的若干问题

虽然原子能的应用近年来有了重大发展,但迄今人类各种活动中耗用的能量仍主要来自化学能。化学能可以直接转变为机械能(目前尚无高效、大功率实用装置),更多地则是采用热机来实现这种转变。除此之外,更大量的化学能是用来“发电”或通过电能这一中间形式再进一步加以利用。因此“化学能→电能”转换具有极重要的意义。     

能量转换纳米医学和生物材料

传统癌症治疗方法(如化疗、放疗和手术切除等)存在对正常组织的严重毒副作用和治疗效果差等缺点,从而阻碍了其在临床治疗中的进一步应用.随着纳米技术和纳米医学的快速发展,能量转换生物材料介导的治疗方式,由于其具有非侵入性、较强的组织穿透能力和对治疗剂量的精准调控等优势而受到广泛关注和研究.本文总结了近年来本研究团队在"能量转换生物材料"(包括光-热转换、光-化学能转换、超声-化学能、超声-热能转换、磁-热能转换和化学能-化学能转换)的设计、制备及其在癌症治疗中的应用,并讨论了"能量转换纳米医学和生物材料"在未来临床转化中的应用前景和面临的挑战.     

高分子链通过机械化学反应的信息、能量协同激发实现化学能直接转换为机械能研究的新进展

机械化学反应是指将化学能与机械能直接相互转换的过程。由于机械化学反应可将化学能和机械能直接相互转换,并且有无污染、无噪音、无废物排放和能量转换高等特点,因而正日趋受到世界各国,尤其是发达国家的关注。信息文明的时代一定会有与之相应的物质和能量与信息状态的转换相伴,掌握信息和使用信息是这个时代发展的必然要求。为此,作者通过对高分子物质激发态的分析,从物质、能量和信息三者协同的角度对机械化学反应的原理进行了探讨,并试图用孤子激发来阐明化学能和机械能相互直接转换的原因。随着高分子合成技术的不断发展,我们有可能通过用机械化学反应的手段来为信息文明的时代找到并提供一种新的能源和能量转换方式,并且有可能会导致新的产业革命。     

碱性阴离子交换聚合物膜研究进展

碱性燃料电池(AFCs)是一种直接将化学能转化为电能的发电装置,因其高效、环保等优点,得到了科学界与工业界的广泛关注。阴离子交换聚合物膜作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心组成部分,要求其具备优异的电导率、良好的化学稳定性及力学强度。本文主要从聚合物主链及阳离子官能团的结构与性能之间的关系及调控方式方面,综述了碱性阴离子交换膜的研究进展。     

贵金属对TiO2悬浮液光照过程中H2O2形成的促进作用

众所周知,TiO₂是一种能进行光能-化学能转换的半导体材料.70年代初期,日本的Fujishima等人[1]发现TiO₂电极能利用光能将水分解为氢气和氧气.从此,TiO₂作为光能转换材料,在太阳能利用,环境保护,卫生医疗等许多领域逐渐引起研究人员的注目并相继在许多基础和应用方面得到了大量的研究^[2～5].     

用原子价异构化反应转换、贮存太阳能

通过化学转换,将太阳能以化学能形式长时间贮存起来而加以利用的方法具有很大魅力。例如通过一些小环化合物,利用其在光照下吸收能量而转换成变构能较高的化合物,从而把光能贮存起来。降冰片二烯(Norbornadiene,简称 NBD)—四环烯(Quadvicyelene,简称Q)的可逆原子价异构化反应就具备这种特性。     

直接碳固体氧化物燃料电池

碳是重要的能量载体. 直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）是一种直接使用固体碳为燃料的能量转换装置,通过电化学反应,DC-SOFC可将碳所蕴含的化学能直接而连续地转换成电能,转换效率高,产生的CO₂浓度高,易于捕集和后续处理. 本文系统地介绍DC-SOFC的结构组成、工作原理、研究现状和发展趋势,重点介绍了作者课题组在DC-SOFC研究方面的成果和进展,包括单电池和电池组的研制、采用生物质碳和煤炭为燃料时的性能和DC-SOFC在气电联产中的应用探索.     

燃料电池介绍

一、什么叫作燃料电池所谓燃料电池,就是它的作用象普通电池一样,能够将化学能转变为电能。电池的构造也是有两个电报(阴极和阳极)和电池内部转递电流必需的电解质。但是,既然是一种电池,为什么又要加上燃料二字呢?这是因为能量的来源是一些可燃性的物质的化学能,经过电池反应,直接转变为电能,而最终产物又和燃烧过程的最终产物一样,所以我们就把燃料的化学能直接     

化学双语教学微型课程“能量转化”的实践

化学双语教学微型课程"能量转化",在高中必修教材基础上对知识进行拓展,分析了化学反应中3种能量转化形式即化学能与光能、热能、电能的转化。内容包括介绍荧光棒的成分和作用原理;学习粗测饼干所含热量的方法,并分析误差原因;了解冷敷创可贴的应用,体会化学原理与实际生产、生活的联系;通过可乐电池的学生实验,进一步认识燃料电池。化学双语教学微型课程"能量转化"分2课时完成,教学实践包括教学目标的确定、教材的编写、2个阶段的教学过程以及实施教学评价等。     

光助燃料电池的研究进展

化石燃料的大量开采和利用所导致的能源与环境问题是当今社会可持续发展必须面对的两大挑战. 燃料电池通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能, 是目前清洁高效的可再生能源转化装置. 光助燃料电池将光响应成分引入到燃料电池中, 可以实现光能/电能和化学能/电能的双重转化, 从而有效提高能源利用效率, 是未来能源转化装置的发展方向, 在实际应用方面具有重要意义和广阔前景. 本文对光助燃料电池进行了简要综述, 重点介绍了我们小组近些年来在该领域的相关研究进展, 总结了目前存在的一些问题, 并对其发展趋势进行了展望.