2025年, 第13卷, 第3期　
刊出日期：2025-06-30

  

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  耦合倾斜U形微热管阵列的风冷锂电池热管理系统性能

  杜佩袁, 刁彦华, 任汝阳, 赵耀华, 孙孟达

  新能源进展. 2025, 13(3): 241-250. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.001

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  近年来，锂电池储能作为重要的储能技术被广泛应用，但需配备良好的热管理系统对锂电池温度进行控制使其安全稳定运行。提出一种耦合倾斜U形微热管阵列的风冷式锂电池热管理系统，与未加倾斜U形微热管阵列的模组进行对比，研究其在不同环境温度、不同风量和不同充放电倍率下的散热性能。结果显示，环境温度为25 ℃、充放电倍率为1 C时，相较于未加倾斜U形微热管阵列的模组，耦合倾斜U形微热管阵列的电池模组最大温升最多降低了33.3%，单体电池和电池模组最大温差最多降低了65.8%和35.8%。即使在2 C充放电倍率条件下，电池模组最高温度也可以控制在40 ℃左右，并且单体电池和电池模组最大温差分别为1.59 ℃和2.46 ℃，单体电池和电池模组均具有良好的均温性。
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  磷化钼/MXene催化剂的电子结构调控及其析氢性能

  张嘉城, 杜飞翔, 肖生福, 李运勇

  新能源进展. 2025, 13(3): 251-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.002

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  面对不可再生资源的枯竭和绿色可持续的需要，亟需寻找廉价高效的非贵金属基催化剂来替代贵金属基催化剂在电解水析氢反应（HER）中的应用。具有二维层状结构的Ti₃C₂T_x MXene类石墨材料具有优异的导电性能和高比表面积，与过渡金属磷化物负载能达到很好的分散效果与协同作用。采用溶剂热、高温磷化和硼氢化钠还原的方式，获得了磷空位的MoP/MXene（P_v-MoP/MXene）的复合材料，有效提高MoP的电子导电性和催化活性。在1.0 mol/L KOH的碱性介质下，仅需 −194.4 mV的过电位即可达到 −10 mA/cm²的电流密度，并且在连续反应36 h后仍然可以保持一定的活性。MoP/MXene需要 −367.7 mV的过电位才可达到 −10 mA/cm²的电流密度，证实了磷空位的引入能够显著提高析氢的催化活性。
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  水下压缩空气储能输气管线性能分析

  卜宪标, 陈 昕, 刘 石, 杨 毅, 舒 杰, 李华山

  新能源进展. 2025, 13(3): 257-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.003

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  水下压缩空气储能可解决大规模海上风电配储难题，但目前对水下输气管线的性能缺乏充分了解。为明确输气管线的性能，构建了储能释能过程的热动力学模型，分析输气管线直径、长度和粗糙度对系统性能的影响。研究结果表明：（1）在输气管线直径为0.5 m、绝对粗糙度为0.030 mm、储能深度为500 m时，定压和定容压缩空气储能的膨胀机发电量、能量回收效率和储能密度分别为304.72 MW∙h、65.73%、6.09 kW∙h/m3和146.87 MW∙h、59.45%、2.94 kW∙h/m³，定压压缩空气储能表现出了优异性能；（2）储能深度1 000 m，在输气管线直径0.5 m、0.7 m和不考虑输气管线阻力三种工况下，膨胀机发电量和能量回收效率分别为580.28 MW∙h、51.61%，758.55 MW∙h、68.34%，794.63 MW∙h、69.45%，表明输气管线直径对储能系统有重要影响；（3）储能深度500 m，当输气管线粗糙度从0.005 mm增加到0.250 mm时，膨胀机发电量从319.16 MW∙h降低到313.94 MW∙h，能量回收效率从69.23%降低到67.94%，表明粗糙度对性能影响不大。在水下定压压缩空气储能输气管线设计和选择时，应优先考虑管线的直径而非粗糙度。
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  地下水渗流对深井换热器取热性能的影响：超长重力热管与同轴套管系统的比较研究

  李志斌, 黄文博, 陈娟雯, 郭 剑, 蒋方明

  新能源进展. 2025, 13(3): 267-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.004

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  作为一种井下换热器，超长重力热管的采热性能与地下传热特性密切相关，而与之相关的大部分研究仅考虑岩层中的热传导且均采用二维轴对称模型。本文建立了一个三维数值模型，模拟了地热资源中存在含水层并有渗流时超长重力热管的采热性能，对影响系统的主要参数如地下水不同流速、不同含水层厚度以及含水层位置进行研究，并与同条件下同轴套管式井下换热器地热系统进行对比。结果表明：当地下存在含水层且有渗流时，大的渗流速度可为井下换热器壁面提供更高的温度边界，进而提高系统的采热率；含水层厚度的增大能够有效增加井下换热器的对流换热面积，从而提高井下换热器的采热性能；由于地温条件，含水层位置越靠近地底，井下换热器的采热性能越好；与同轴套管相比，在相同的地温条件下，超长重力热管具有更好的均温性能，采热率更高，且超长重力热管在运行过程中不消耗泵功，因此在地热能高效开采方面优势明显。
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  生物质基衍生炭的制备与功能化改性研究进展

  陆 佳, 王玉鹏, 苏小红, 王怡心

  新能源进展. 2025, 13(3): 277-284. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.005

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  在“碳达峰、碳中和”战略背景下，利用生物质为碳源制备衍生炭碳材料是生物质资源化、高值化、减碳化重要的利用方式之一。生物质衍生炭被誉为“黑色黄金”，在吸附净化、催化、储能领域应用前景广阔。生物质衍生炭的结构特性及应用领域与原料、制备及改性方法息息相关。基于生物质衍生炭组成与结构，系统梳理介绍了热解碳化法、水热碳化法、活化碳化法、模板法等常用的制备方法。为改善原始生物质衍生炭的固有缺陷以满足其特定的应用需求，在性能提升方面，归纳了酸碱、杂原子掺杂、金属盐及其氧化物等功能化改性方法。最后介绍机器学习在预测调控生物质衍生炭中的应用，并对未来研究重点及发展前景进行展望，以期为生物质衍生炭材料的制备与应用发展提供参考。
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  碳包镍负载高分散铂基催化剂的制备及其糠醛加氢性能

  徐 显, 兰 灵, 梁 正, 王海永, 仇松柏

  新能源进展. 2025, 13(3): 285-290. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.006

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  以生物质为原料开发可生物降解材料是生物质资源利用的关键策略。糠醛作为呋喃环系最重要的衍生物，具有较高的化学活性和可调节性，可以通过多种反应制备不同类型的可降解材料。开发了一种具有磁性核壳结构的新型催化剂，将这种由铂负载到类石墨烯壳上的催化剂应用于糠醛在水环境中的催化加氢。在不同条件下，实现了根据需求选择性制备糠醇、四氢糠醇、环戊酮、环戊醇。该策略为生物质废物的高值化转化提供了有效途径，能够高效合成聚合物材料及高附加值医药化学品，展现出显著的潜在应用价值。
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  机械化学合成氨研究现状与展望

  邓志成, 李贺宇, 曹 晏

  新能源进展. 2025, 13(3): 291-300. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.007

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  氨是最重要的化工原料之一，也是一种理想的储氢材料和无碳燃料，其工业生产主要依赖于化石能源驱动的Haber-Bosch工艺。鉴于“双碳”目标的实施，发展可再生能源驱动的新型低碳合成氨工艺十分必要。机械化学合成氨是近几年开始兴起的温和条件下的合成氨技术，具有较大的发展潜力。对已报道的机械化学合成氨工艺进行介绍，通过比较工艺的可行性预测了可能的工艺路线，并对未来的发展方向做出展望。本文可为了解机械化学合成氨的发展现状和进一步的研究提供参考。
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  基于水合物法分离CO₂/N₂混合气的能耗分析

  臧小亚, 李 贺, 梁德青, 樊栓狮

  新能源进展. 2025, 13(3): 301-308. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.008

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  利用水合物法对烟气进行碳捕获和分离是一种清洁高效的方法。以液气摩尔比、驱动力、过冷度、混合气CO₂比例和相平衡条件为关键参数对水合物法分离过程的CO₂捕获效率和能耗进行分析计算。结果表明，不同CO₂含量烟气的水合物法分离过程存在最优液气摩尔比，并存在与之对应的最低单位能耗，含20% CO₂烟气的水合物法分离过程存在最优液气摩尔比5.5，可获得最低单位能耗1.10 kW∙h/kg，CO₂回收率和CO₂浓度分别为97%和73%。分离驱动力增加会导致较低CO₂浓度和回收率，而过冷度增加能够增加CO₂捕获量，但较高驱动力或过冷度都不利于分离结果。混合气中初始CO₂比例提高虽然可以节省压缩机能耗，但是制冷能耗大幅度增加，当初始气体中CO₂比例从10%增加至40%，制冷能耗占比从19%增加至47%。通过分析274 K和278 K对应相平衡条件对分离能耗的影响，发现274 K反应条件的分离效果和单位能耗均优于278 K，因此选择低温条件对分离结果更有利。
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  甘氨酸及其短肽对甲烷水合物生长影响的分子动力学模拟

  穆慧云, 柳 扬, 吕晓方, 穆 祎, 余益松, 周诗岽, 马千里, 王传硕

  新能源进展. 2025, 13(3): 309-316. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.009

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  寻找环保高效的水合物抑制剂对于防止油气管道中形成水合物、保障流动安全与绿色油田建设具有重要意义。氨基酸及其短肽等天然产物因具有可生物降解、对环境友好等特性逐渐受到关注。通过分子动力学模拟研究了甘氨酸及其短肽对甲烷水合物在250 K、50 MPa环境下生长的抑制作用，并与聚N-乙烯基己内酰胺（PVCap）对甲烷水合物生长的抑制作用进行了对比。模拟结果表明：甘氨酸五肽的抑制效果与PVCap接近，甘氨酸三肽次之，而甘氨酸单体的抑制作用相对较弱。此外，通过均方位移、径向分布函数以及氢键等参数分析，得到了氨基酸类抑制剂的作用机理：甘氨酸及其短肽中羧基的H原子与水分子形成的氢键对水合物笼型结构具有扰动作用，羧基的双键O原子与水分子的H原子形成的氢键对水分子的结构具有破坏作用；相较于氨基酸单体，短肽的碳链能够阻止甲烷分子和水分子移动到水合物表面，从而表现出更强的水合物生长抑制作用。研究结果可为绿色水合物动力学抑制剂的设计与筛选提供理论依据与数据支持。
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  往复气流下BBDB模型的多环节能量转换特性

  孙 屹, 刘沛宇, 饶 翔, 袁之文, 叶 寅, 吴必军

  新能源进展. 2025, 13(3): 317-323. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.010

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  往复气流做功是一种重要的振荡水柱技术工作方式。基于一款六边形后弯管装置（BBDB）的波浪能发电模型，研究了往复气流条件下纯气孔阻尼、带导叶阻尼及透平发电机组阻尼多环节能量转换特性。实验结果表明，实验范围内俘获宽度比（CWR）随波周期始终呈单峰曲线，且峰值周期附近小喷嘴比下CWR较高，实验测得的最高CWR为109.8%。使用气孔或导叶在小喷嘴比下对CWR数值无明显影响，但大喷嘴比下对CWR数值有明显影响。此外，配置空气透平发电机组后CWR峰值周期向小周期方向移动，此时按喷嘴比从小到大对应的CWR峰值分别为91.9%、90.7%、73.0%，且取得峰值的周期均为1.50 s。大部分工况下电池负载整机转换效率优于电阻工况下整机转换效率。
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  能源桩技术研究进展及其应用现状与展望

  方 浩, 张 宁, 蔡国军, 吴德义, 马进伟

  新能源进展. 2025, 13(3): 324-336. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.011

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  能源桩可实现对浅层地温能的存取与利用，相比于传统的水平/钻孔式地埋管系统具有换热效率高、占地空间少、投资成本低等显著特点。从桩基载体类型、换热埋管分类、土基环境差异等方面阐述了能源桩技术的起源、国内外研究进展及其应用现状。提出基于能源桩技术的太阳能光伏组件热量利用方法，简要介绍了新系统的工作原理，展示了能源桩与光伏组件联合运行的优势，为太阳能与地热能两种清洁能源优势互补、耦合协同利用提供了参考与思路。
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  水平埋管换热器换热性能影响研究进展

  汤旭阳, 吕 超, 杨家恒

  新能源进展. 2025, 13(3): 337-345. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.012

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  水平埋管地源热泵因其高效节能环保、运行稳定可靠、安装简单且成本较低，成为实现“双碳”目标的重要技术之一。水平埋管换热器作为系统的核心部件，其换热性能直接影响整个系统的能量转换效率和经济成本。综述了水平埋管换热器换热性能的影响因素，包括水平埋管换热器自身因素、地下因素、气象参数、换热系统形式及运行方式。其中换热器结构形式、土壤的导热系数、空气温度是影响水平埋管换热性能的关键因素。为提高水平埋管的应用价值，未来可考虑研发更具性价比的新型水平埋管形式、人为创造有利的换热环境。研究结果可为优化水平埋管换热器设计、提高系统能效和降低成本提供参考。
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  天然气掺氢对燃气热水器燃烧特性的影响

  孙颖楷, 杨彩云, 江先明, 万忠民, 苏海航, 蒋利桥, 唐志华

  新能源进展. 2025, 13(3): 346-353. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.013

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  以民用燃气热水器单火排燃烧器为研究对象，采用试验研究方法探索不同当量比（φ）与掺氢比（γ）对燃烧器火焰特性的影响。基于平面激光诱导荧光（PLIF）获取不同当量比及掺氢比实验工况下火焰的形貌特征及火焰中OH自由基分布，并通过移动式热电偶探测不同实验工况下火焰温度场分布。研究结果表明：当量比对燃烧器火焰形貌特征、火焰OH自由基分布的影响较为显著。随着当量比的减小，火焰高度急剧缩短，当量比为1.25时火焰贴近燃烧器出火孔壁面，火焰锋面受燃烧器出火孔结构的影响呈现出细微的锯齿状；在低当量比（φ = 1.25）工况下，随着掺氢比的增加，火焰高度略微降低，火焰中OH自由基浓度有所增强。火焰温度主要受当量比的影响，当掺氢比为20%时，在火焰根部，火焰温度随着当量比的减小急剧升高；在火焰中心位置，火焰温度分布相对较为稳定，其温度分布在1 400 ± 200 ℃。研究结果可为掺氢燃气热水器配气工艺参数设计及燃烧器结构设计提供参考。
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  棒状燃料稳态阴燃的气体自然对流特性

  陈 鑫, 于光鑫, 李舒琪, 张 毅, 王有镗, 何 芳

  新能源进展. 2025, 13(3): 354-362. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.03.014

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  为了探讨棒状燃料稳态阴燃的气体流动特性，研究了空气在竖圆柱外局部受热的自然对流。在验证计算方法的基础上，重点分析了圆柱直径、高温区长度和加热温度对空气自然对流的影响。结果表明：空气质量流量与圆柱直径呈二次关系增加，与高温区长度呈线性关系增加。当圆柱直径从3 mm增加至11 mm时，空气质量流量增加为初始值的3.54倍；当高温区长度从5 mm增加至13 mm时，空气质量流量增加为初始值的1.97倍，计算的变化量大于实验中反应区尺寸对阴燃速率的影响量。