低温固液相变贮能

随着化石燃料的日渐减少,各国能源政策向两个方向发展:一是开发各种新能源,二是提高能源利用率,回收低级能量。这两个方面均存在着贮能问题。太阳能取之不尽,但供应断续,因而要贮能。人们在日常生活中需要大量的低温热能,为此不惜花费高品位的燃料;另一方面,我们又成年累月将工业废热未加利用     

贮氢合金的氧化与抑制

近年来以贮氢合金材料作负极，氧化镍、二氧化锰等物质作正极的电池发展很快，尤其是金属氢化物／镍蓄电池（简称ＭＨ／Ｎｉ电池），已被作为一种新型的“绿色能源”而广泛研究￣［１，２］。美国、日本、法国及我国都竞相开发。ＭＨ／Ｎｉ电池虽有许多优点，但也存在一些亟待解决的问题。如随着电池循环次数的增加，负极容量逐渐下降，以致电池寿命终止。有关研究认为：这是由于贮氢合金被氧化￣［３］和粉化的结果，本文主要研究电池中贮氢合金在各种条件下被氧化的规律。     

低温相变贮能材料定形技术研究进展

低温相变贮能材料广泛应用于节能和温控领域,其合成、复配及定形技术不断发展,已成为材料研究领域的热点之一。本文综述了低温相变材料的定形方法和技术,介绍了多孔基质吸附法、聚合物基复合法、微胶囊技术以及其它定形技术的国内外研究进展,重点介绍了原位聚合、界面聚合、凝聚法3种微胶囊技术。分析了各种制备方法的优缺点,并指出了制备低...     

新型二维碳材料——石墨烯在光催化分解水制氢中的研究进展

能源危机和日益严重的环境污染问题是目前人类生存和发展面临的严峻挑战,在化石能源日益枯竭的今天,清洁太阳能的转化、储存和利用成为当前研究的热点.利用太阳能光催化分解水制氢,并将太阳能以氢能的形式储存是解决能源问题最理想     

硫氰化铵相变贮能的动力学研究

热能是最普遍的能量形式。典型的贮热材料是水合盐及其低共熔物,如Ｎａ2ＳＯ4·10Ｈ2Ｏ,ＣａＣｌ2·6Ｈ2Ｏ等,它们在从固体向液体熔化时,可吸收大量的热。但此类材料有易发生相分离,过冷较严重,贮热性能易衰退的缺点[1]。当今固—固相变贮热成为研究的热点[2,3]。硫氰化铵从室温加热到150℃发生相变过程中,无液相生成,且具有较宽的固—固转变温度,较高的固—固转变焓,过冷度轻,无腐蚀,稳定性好,因而是一种理想的贮热材料[4]。硫氰化铵在加热过程中的相变行为是[5]:ＮＨ4ＳＣＮ(单斜Ⅳ)ΔＮＨ4ＳＣＮ(正交Ⅲ)ΔＮＨ4ＳＣＮ(四方Ⅱ)ΔＨ2ＮＳ…     

表面与表面自由能

热力学是研究物理化学过程的有力工具。对于表面过程也不例外,表面热力学是表面化学的主要组成部分之一,它提供了许多重要的理论和规律。热力学研究的一个至关重要的问题是认清所讨论的体系,确定描述它的有关数量,即热力学性质和函数。然后才能根据热力学普遍原理,通过这些数量间的定量关系,得出有用的规律。初学者只有搞清了这些问题,才有弄清各种热力学问题的基础。而对于表面热力学研究的体系,则离不开表面或表面相;用以描述它的热力学函数中最重要的则是表面自由能。下面以纯物质表面——最简单的表面体系为例来说明这些基本概念。     

太阳光谱选择性吸收涂层

太阳能作为最重要的可再生新型能源,具有储量巨大、分布广泛以及清洁安全等诸多优势,研究太阳能利用技术具有丰富能源结构、降低环境污染、优化资源配置等重要意义,其中太阳能光-热转换是实现太阳能直接利用的最简单高效的方式。本文简要地介绍了太阳能新能源的重要性与优缺点,系统地论述了近年来在太阳能光-热转换材料中应用最广泛的太阳能集热器用选择性吸收涂层的研究进展,主要针对选择性吸收涂层的基本类型、作用机制及其国内外最新研究成果进行了较为全面地分析。最后,指出了太阳能选择性吸收涂层存在的主要问题并展望了其未来发展前景。     

理论化学与新能源*

随着化石燃料的迅速消耗和环保问题的日益严重,新能源研究成为全球性的热点问题;理论化学正为越来越多的科研人员应用到众多研究领域中。本文就理论化学在燃料电池、储氢材料和太阳能能池材中的研究和应用进行了述评。     

有机太阳能电池简介与展望

太阳能是一种非常重要的可再生能源。将太阳能转化为电能的有机太阳能电池,因其具有重量轻,柔韧性好,可以进行大面积、低成本的柔性制备等优点,为解决未来全球的能源问题提供了一种选择。简要介绍了有机太阳能电池的发展、性能参数、工作机理和应用实例。     

太阳能燃料专刊-前言

21世纪以来,能源短缺和环境污染是当前人类所面临的重大挑战。实现可持续发展,开发清洁可再生的资源已迫在眉睫。太阳能清洁无污染、分布广泛、取之不尽、用之不竭,但是其能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效、低成本、大规模利用的有效手段。因此,将太阳能转化为化学能,发展高效、低成本、规模化的太阳能燃料制取技术具有重大的社会、经济效益。研究表明,利用太阳能半导体光催化技术制备有机燃料有望从根本上解决能源的可持续发展问题,并实现二氧化碳的减排和利用。其中,利用太阳能光催化分解水制氢被称为“21世纪梦的技术”,受到了国内外科学家的高度关注。鉴于我国科技工作者在太阳能燃料领域的发展和在国际上的影响力,根据《影像科学与光化学》编委会决议,受编辑部委托,由我负责组织这期“太阳能燃料”主题专辑。在向国内该领域做出杰出工作的研究人员发出邀请后,得到了积极响应。现将2篇综述和8篇原始研究论文集成本专辑,希望通过这个相对综合的展示促进我国太阳能燃料研究及应用领域工作的深入开展。     

铜铟镓硒太阳能电池的机遇与挑战

本文简要回顾了铜铟镓硒薄膜太阳能电池发展的历史,介绍了铜铟镓硒太阳能电池的基本结构、工作原理及相关的薄膜制备技术发展状况和机理研究的进展.在此基础上尝试提出对于未来铜铟镓硒太阳能电池产业化发展至关重要的3个问题：能带优化、铟替代和无镉化工艺.进而对铜铟镓硒太阳能电池在中国的产业化作出展望.     

一些光敏剂水溶液体系光生电势与光催化产氢的关系

在太阳能分解水制氢研究中存在的一个问题,是产氢要消耗化学试剂(电子给体),以人们研究得很多的Ru(bpy)₃²⁺-MV²⁺-EDTA-铂催化剂体系为例^[1].     

《光电化学及新型太阳能电池》专辑序言

众所周知,能源与环境是当今人类面临的最大难题和挑战,随着世界能源需求的急剧攀升,传统化石资源的不断耗竭,全球温室效应和环境污染的压力日趋严重,发展各种可再生绿色能源成为当今世界最主要的共性问题和研究热点. 太阳能光电转化技术被认为是一种最有希望真正解决未来社会可再生能源和洁净环境问题的先进技术. 太阳可为人类提供取之不尽、用之不竭的巨大能源宝库,每年照射到地球的太阳能量高达174000TW,换言之,只要能以10%效率转化0.1%到达地球表面的太阳能,即可满足全球的能源需求. 当前国际上最热点研究的新型太阳能电池包括染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池及钙钛矿太阳能电池等,这些新型太阳能电池的研究近年来取得了长足的进步,世界上每年发表相关论文超过10000篇,其中中国学者在太阳能光电化学理论、光电转化器件设计、电极材料、有机半导体光伏材料、电解质系统、有机及钙钛矿太阳能电池电极界面修饰层材料等方面开展了大量卓有特色的工作,为推进各种新型太阳能电池的进步和应用做出不菲的贡献. 光电化学是一门研究光与电化学相互作用的交叉学科,是太阳能高效利用中光-电转化和光能-化学能转化的核心理论基础. 自上世纪70年代以来,光电化学理论得到不断发展和完善,为当今蓬勃发展的各种新型太阳能电池和光催化制氢等提供了强有力的理论指导. 然而,随着纳米科技、材料科学及半导体物理等现代科技的飞速发展和多学科深入研究,诸多新型太阳能体系研究的新现象和复杂性仍未能得到圆满解析. 仍亟需进一步从微观水平认识太阳能电化学电池及光电催化的反应本质,发展原位表征和超快时间分辨技术研究光生电子的传输、复合及界面反应等规律及定量关系,为人们设计高光电转化效率的电化学太阳能电池、推进商品化应用提供理论指导. 本专辑围绕光电化学及新型太阳能电池专题,收录了在相关研究领域具有丰富积累和影响的团队所撰写的9篇相关研究进展的综述文章和研究论文,部分反映了我国在新型太阳能电池结构设计、合成方法和性能研究方面的研究进展.希望借助该专刊的出版,能使广大读者更深入地了解我国在新型太阳能电池领域的研究现状、研究趋势和存在的问题及挑战,推动我国光电化学及新型太阳能电池研究的进一步发展. 在此,对本专辑的所有作者、审稿人及编辑部工作人员的卓有成效的工作和付出表示衷心的感谢！     

太阳能甲烷重整反应中的催化活性吸收体

太阳能甲烷重整反应可实现太阳能的高温蓄存和天然气资源的优化利用而备受关注,催化活性吸收体是进行太阳能吸收利用和甲烷催化重整的关键而成为太阳能甲烷重整反应研究的热点。本文在简述催化活性吸收体构成的基础上,结合重整反应器/接收器的发展,具体介绍了以多孔氧化铝和碳化硅陶瓷、泡沫金属及管状阵列陶瓷(“porcupine”)为基体的催化活性吸收体及其在太阳能甲烷重整反应中的应用,进而根据国内外的研究基础,分析探讨了今后的研究重点和发展方向。     

聚合物太阳能电池材料的研究进展

随着能源短缺和环境污染两大问题日益加重,人们对太阳能开发与利用更加深入。在众多太阳能的利用方式中,太阳能电池被认为是最有前途的。然而无机太阳能电池因其本身缺陷而受到限制。聚合物太阳能电池由于其成本低、质量轻、合成与修饰容易等优点成为太阳能电池研究的热点。近年来,该类太阳能电池的光电转换效率已经超过8%。本文简要介绍了聚合物太阳能电池的基本原理,并从开路电压、短路电流和填充因子等方面着重分析了其材料的设计原则,最后对其未来发展前景作出了展望。     

自旋电子学-光催化产氢交叉学科研究中的测试表征技术进展

清洁能源的研究和开发为解决化石燃料的日益枯竭问题带来了希望.氢能燃烧热值高,产物零污染,是理想的清洁能源.利用太阳能,通过光催化反应从水中制取氢气,是一条极有发展前景的制氢途径.然而,太阳能光催化制氢的发展受到许多因素的限制,特别是光电子传输过程中的电子-空穴复合及能量损失导致的电子输运效率低以及高的产氢产氧过电位导致水分解过程的势垒增大.自旋电子学的发展,为太阳能光催化制氢中的这些问题提供了解决之道.通过将自旋电子学的思路及原理应用于太阳能光催化制氢,借助自旋输运及电子隧穿可有效提高电子的输运效率,光电子的自旋极化还可降低产氢产氧过电位并抑制副产物的生成.测试表征技术的发展为揭示自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学的内秉机理做出了重要贡献.然而,目前尚无相关文籍对此类测试表征技术的发展进行总结和评述.考虑到这些测试表征技术在自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学研究中的重要作用,对它们进行归纳和总结,评述其发展面临的问题与挑战,探索并合理预测其未来的发展方向.     

光伏组件封装材料进展

封装材料是影响目前太阳能等光伏组件使用性能的重要因素。结合最新研究进展,本文从化学观点出发,综述和评论了实用的乙烯-乙烯醋酸酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料在使用过程出现的问题以及改性研究方法,强调了PDMS材料在太阳能光伏组件封装中的重要性。     

自旋电子学-光催化产氢交叉学科研究中的测试表征技术进展（英文）

清洁能源的研究和开发为解决化石燃料的日益枯竭问题带来了希望.氢能燃烧热值高,产物零污染,是理想的清洁能源.利用太阳能,通过光催化反应从水中制取氢气,是一条极有发展前景的制氢途径.然而,太阳能光催化制氢的发展受到许多因素的限制,特别是光电子传输过程中的电子-空穴复合及能量损失导致的电子输运效率低以及高的产氢产氧过电位导致水分解过程的势垒增大.自旋电子学的发展,为太阳能光催化制氢中的这些问题提供了解决之道.通过将自旋电子学的思路及原理应用于太阳能光催化制氢,借助自旋输运及电子隧穿可有效提高电子的输运效率,光电子的自旋极化还可降低产氢产氧过电位并抑制副产物的生成.测试表征技术的发展为揭示自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学的内秉机理做出了重要贡献.然而,目前尚无相关文籍对此类测试表征技术的发展进行总结和评述.考虑到这些测试表征技术在自旋电子学-太阳能光催化制氢交叉科学研究中的重要作用,对它们进行归纳和总结,评述其发展面临的问题与挑战,探索并合理预测其未来的发展方向.     

《光电化学及新型太阳能电池》专辑序言——新型太阳能电池:未来绿色可再生能源的最大希望

正众所周知,能源与环境是当今人类面临的最大难题和挑战,随着世界能源需求的急剧攀升,传统化石资源的不断耗竭,全球温室效应和环境污染的压力日趋严重,发展各种可再生绿色能源成为当今世界最主要的共性问题和研究热点.太阳能光电转化技术被认为是一种最有希望真正解决未来社会可再生能源和洁净环境问题的先进技术.太阳可为人类提供取之不尽、用之不竭的巨大能源宝库,每年照射到地球的太阳能量高达174000 TW,换言之,只要能以10%效率转化0.1%到达地球表面的太阳能,即可满足全球     

基于二氧化钛光催化剂生物质转化制备氢气和化学品的研究进展

随着化石能源的枯竭和环境问题的日益严重,发展可再生资源变得越来越重要.太阳能和生物质是自然界中的两大可再生资源.利用太阳能转化生物质制备H2和化学品可以缓解对化石能源的依赖,是解决能源和环境问题的途径之一.本文作者概述了基于TiO2催化剂的光催化生物质制备H2和化学品的研究进展;着重介绍了甲醇、乙醇、甘油和葡萄糖的光催化反应选择性问题和机理研究,分析了存在的问题和可能的解决措施,并就其发展趋势进行了展望.