用于提升金属-氮-碳催化剂氧还原活性的双金属自旋态调控策略

正因其高的电导率和独特的金属-配体相互作用,过渡金属-氮-碳(M-N-C)催化剂具有优异的氧气还原(ORR)催化性能,在燃料电池、金属空气电池等能源电催化领域展现出很大的应用潜力[1],被认为是替代商业Pt/C催化剂的极具潜力的新型催化剂.因此,如何构建高性能的M-N-C催化剂,使其性能接近或超越Pt/C催化剂,成为其替代贵金属催化剂的关键.这对于燃料电池和金属空气电池的产业化应用和可持续发展具有重要意义.     

一种简单的太阳灶

悉尼大学太阳能小组的物理学家们已开发出一种设计简单,使用有效的太阳灶,在发展中国家可以成为一种理想的烹调灶。据研制者介绍:悉尼太阳灶即使没有可动部分也能完成煤气灶或电灶所能做的一切。尤为重要的是它能整天工作,使家庭在任何时刻仅用太阳灶就可烹调食物。在阴天,它能用一般燃料作能源。因为此太阳灶与一个加压水容器一起工作,它既能加热水,又能驱动一个小型的冷藏器。     

石油被替代的可能性与路径之思考

短期内石油作为全球第一大消费能源的地位难以撼动,但随着能源领域材料与技术创新发展以及人类对生态环境保护日益提高,石油作为交通运输燃料被替代的可能性与日俱增.推测替代石油的可能路径有三:(1)电动汽车.依托高效储能电池材料与技术发展,2030年以前有望替代燃油汽车;(2)氢燃料电池汽车.基于廉价高效氢气制取与储运技术,2030~2050年前后氢燃料电池汽车有望进入发展快通道,并可带领人类走进氢经济时代;(3)核聚变能源.可控核聚变技术的突破和小型化,有望全方位提供交通运输动力,或将在2050~2060年前后成为覆盖全领域的主导能源.上述三种路径能否完全替代石油尚存不确定性,但是石油在交通运输领域被大规模替代已成为大势所趋.由燃料应用领域转入材料应用领域将成为石油未来应用的最终归宿.     

应用日趋广泛的传导聚合物

随着对传导聚合物研究的深入,人们已将它广泛应用于药物输送、保暖窗及光计算机等领域. 几年前,在纽约的一次记者招待会上,费城宾夕法尼亚大学无机化学家A.G.麦克狄米德(AlomG.Mac-Diamid)用两根金黄色塑料带连接灯泡,灯泡居然亮了.他声称:“不超过十年,用这种传导聚合物做成的塑料电池将会有许多用途.例如:作钟表动力源;代替飞机中的铜线;取代普通电池,甚至能用这种电池驱动电车.     

钙钛矿太阳能电池中的卤素扩散平衡

<正>能源是人类赖以生存的物质基础,是社会发展不可或缺的基本条件.太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的可再生清洁能源,实现其应用发展可推动对化石能源的有序替代,缓解人类在化石能源枯竭和环境污染方面所面临的严峻问题.太阳能电池利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能,是太阳能利用领域中一种理想的转换途径.目前,太阳能电池技术已经历了三代的革新,主要包括晶硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、铅卤钙钛矿太阳能电池等.     

基于纳米燃料电池的自供能纳米系统

大量各种功能的纳米器件的出现与发展迫切地需要能源供给,以满足纳米系统独立的、可持续的连续工作.从生活环境中收集能量制备纳米电池用于驱动这些纳米功能器件,是解决能源问题十分有效的途径.近年来,由纳米电池与纳米功能器件组成的全新功能纳米器件——自供能纳米系统,得到了快速发展.显而易见,纳米电池的制备是自供能纳米系统建立的关键,由于燃料电池可收集自然界乃至生物体内的能源并转化为电能,因此实现燃料电池微型化在自供能纳米系统研究中有着至关重要的意义.本文从单根全氟磺酸质子交换树脂(Nafion)纳米线的质子传导性能出发,结合了本课题组及其他学者的工作,对纳米燃料电池、纳米生物燃料电池、复合型纳米生物燃料电池以及由这些电池驱动的自供能纳米系统进行了简要介绍,并对自供能纳米系统的研究现状、面临的问题以及可能的研究趋势进行了简要评述.     

惯性约束聚变能源与激光驱动器

聚变能源是一种“干净的”几乎取之不尽的能源。研究进展表明，有希望在２１世纪中叶实现商业发电。惯性约束聚变则是实现聚变能源的主要途径之一。８０年代末，美国用地下核爆的辐射能量成功地驱动惯性约束聚变，证实了这一技术路线在科学上的可行性。９０年代以来，一些...     

自然信息

镜像物质能提供无限的能源吗?某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴(mirror partner),例如,电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用,因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质,它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。他的设想如下:若将镜像物质置于由普通物质制造的贮存器内,它将轻微地吸收周围的热量。在它有机会再一次与普通物质相互作用以前,便将以镜像光子的形式充当镜像热能再辐射出去。这一快速和不能挽救的热量损失将使贮存器冷却,如果…     

氢能技术科技前沿与挑战

<正>氢能可再生、零排放且能量密度高,其开发和利用已成为新一轮世界能源技术革命的重要方向,也是实现“碳达峰、碳中和”战略目标的重要路径之一.基于燃料电池技术,氢能未来将成为支撑可再生能源如太阳能、风能大规模利用的理想能源互联网媒介.美国、日本、德国、韩国等于21世纪初已将氢能产业提升至国家能源战略的高度,制定氢能发展政策,明确氢能产业地位,持续支持氢能技术研发,积极推动试点示范和多领域应用.我国在《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》中明确将“氢能与燃料电池技术”列为15项重点创新任务之一.     

方兴未艾的太阳能电池技术

太阳能是取之不尽的清洁能源。目前利用太阳能转换为电能的主要方式是太阳能电池。太阳能电池技术的发展,科学家将其划分为三代。第一代太阳能电池,是人们今天普遍使用的架在屋顶上的单晶     

新型天然气燃料电池问世

<正>现代生活离不开电和天然气供应,仔细算算,这笔开销其实并不是一个小数目。日前,一种可以将天然气转化为电能的新型燃料电池已经问世。这种固体燃料电池由许多组合电池组成,每一块电池都只有一张CD大小。当你打开它的时候,它能达到850℃的高温,将天然气转变成富含氢的气体为燃料电池所用,满足一个四口之家的日常所需。这种燃料电池极其安全也非常廉价,而     

在屋顶上建个"发电厂"

可再生能源我们知道,目前世界上的能源主要是矿物燃料,包括石油、煤炭、天然气等等。这些矿物燃料是地球经历了亿万年的演变而逐渐形成的,可是人类只用了短短的几个世纪就将把它们彻底消耗殆尽。因为这种矿物资源是不可再生的,开采一点就少一点。当它们被全部开采完后,人类将怎么办呢?与这些矿物燃料能源不同的是,太阳光能、风能、水能、潮汐能、地热能等会不断地产生,不会越用越少,因此人们把它们称作可再生能源。这些可再生能源不仅取之不尽、用之不竭,而且使用它们不会产生大量废弃污染和温室效应,对我们的生态环境不会形成负面影响,所以…     

铅笔及铝罐发电

[目的与思路]由于地球面临能源危机,因此我们希望在了解电化学中的燃料电池的原理,以家居废物代替燃油发电,研制一枚符合环保理念的电池。必须确保所制成的电池能够产生一定瓦特的电力,足以驱动某些微型电器,以便制成品能应用于日常生活中。[制作过程]在确立了目标后,经过多次实验并考虑到环保的因素,我们决定以铅笔芯和汽水铝罐分别作为电池的正极和负极;而为了安全和降低成本,则选用了稀释氢氧化钠和氯化钠(食盐)为混合电解液。最后经过不断改善设计,缩减电池的体积,以符合便于使用的原则。1.迷你燃料电池的探究此电池使用醇作燃料、氧气…     

能源归途：核聚变

<正>能源不仅广泛应用于工业、农业、交通和通信等领域,也渗透到人们日常生活的各个方面,是人类须臾不可缺少的东西。当前,人类使用的能源主要有化学燃料、裂变核能、太阳能、风能和水能,以及地热能等。这些能源在使用过程中都存在一些弊端,如污染环境、资源枯竭、利用率低、受地域限制大等,难以长期满足人们日益增长的能源需求。作为一种既清洁安全,又取之不尽、用之不     

贮氢合金及其应用

氢能,如果以水作为原料来考虑的话,它的资源可以说是取之不尽,用之不竭的。而氢燃烧后又变成水,所以以氢作能源不会破坏自然界的正常循环。氢能是“清洁”的能源,所以在解决世界将来能源问题上,它是最具有吸引力、使人感兴趣的能源之一。现在,人们正在开发能稳定地大量地制造氢的方法。预计不久的将来,世界将进入氢能时代。一般说来,氢的贮藏方法有两种方式,一是将氢气压缩收集在高压容器中,一是将氢液化变成液态氢贮存。然而最近几年发现了某些合金能够贮藏氢,引起了人们极大的兴趣。广泛开展了使用贮氢合金贮藏氢的研究工作。贮氢合金不仅具有贮藏氢的功能,而且还有许多其它特殊功能,利用这种合金开发一些新产品的工作在世界上开展得非常活跃。 1.贮氢合金及其性质贮氢合金是一种具有接触氢气能发生化学反应生成金属氢化物的功能的特殊含金材料,生成氢化物的同时也产生生成热(发热),如图1所示。     

二次化学电池家族的新成员——铝离子电池

<正>2015年4月6日,Nature在线发表了美国斯坦福大学戴宏杰教授团队关于铝离子电池的论文"An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery"[1],一时间引起了人们对这种新型电池的广泛关注.目前,该团队的研究成果已经在美国获得了多项专利保护,并有多家国际知名企业致力于买断这些专利.尽管该团队目前制备的只是铝离子电池的雏形,但其廉价的原材料以及优异的循环性能使得人们确信,在不久的将来铝离子电池将会成为新能源领域的新宠.     

镜像物质能提供无限的能源吗？

某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴（mirror partner），例如，电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用，因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质，它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。     

氢之梦

从逻辑上来讲氢是很有发展前景的燃料.在过去的几个世纪,美国的主要能源来源在不断变化.从木材到煤,石油,天然气.从每一个时期的发展来看,燃料中碳的成分在不断减少,而氢的成份在增加. 彼德·哈佛曼是《氢元素》一书的编辑,自70年代以来,他对这种既无污染又取之不尽的能源已经听到了种种夸张的预言,他总认为此事一直“毫无进展”,但是现在他也看到了令人乐观的前景.     

制造生物燃料新方法

生物燃料目前成为一种十分热门的可再生绿色能源,世界各国都在大力发展生物燃料。其实,生物燃料离我们并不遥远,我们家中的酒中就含有常见的生物燃料——乙醇。然而,由于不少能源公司用粮食来生产生物燃料而引起了争议,     

高效四端钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳能电池

<正>随着能源需求的不断增长和化石能源的日益枯竭,清洁能源的发展正在受到越来越多的重视.其中,太阳能电池可将太阳光能转化为电能,作为一种高效、可靠、环保的清洁能源利用技术,将在未来的能源体系中扮演重要角色.近年来铅基卤化物杂化钙钛矿太阳能电池因同时具有高光电转换效率和潜在的低制造成本,迅速成为太阳能科学的前沿热点领域.单结钙钛矿电池的能量转化效率的世界纪录目前已达26.0%,