2025年, 第13卷, 第4期　
刊出日期：2025-08-31

  

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  生物质化学链气化重整制氢模拟

  吴天灏, 王晶, 方诗雯, 魏晓宇, 林延, 黄振, 李军, 黄宏宇

  新能源进展. 2025, 13(4): 363-372. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.001

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  生物质资源具有碳中和性，是一种良好的能源燃料。传统生物质气化制备合成气包含水气变换反应、分离净化等过程，可得到高浓度合成气以及氢气，但工艺复杂。利用生物质进行化学链气化重整制氢是一种新型制备合成气以及氢气的技术。基于Aspen Plus软件研究生物质化学链气化重整制氢，以松木生物质和水蒸气为原料，合成气、氢气为最终产品，结合过程模拟和灵敏度分析，探讨关键参数对系统性能的影响，获得最大氢气/合成气产量。利用吉布斯反应器模拟反应过程中燃料反应器、制氢反应器以及空气反应器，在满足相平衡和化学平衡的条件下为预测生物质化学链气化重整制氢能力提供参考。通过对关键参数进行灵敏度分析以及热力学分析，确定最佳操作条件及运行参数为：燃料反应器温度为800 ℃，载氧体与生物质质量比为0.4，水蒸气与生物质质量比为1.36，制氢反应器温度为600 ℃，空气与生物质质量比为0.57。合成气产率为0.98 m³/kg，H₂产率为0.025 kg/kg，系统的㶲效率为68.06%。基于模拟分析，证明生物质化学链气化重整制氢系统不仅能获得较高产量合成气及高纯氢气，同时可实现系统自热。构建的生物质化学链气化重整制氢系统可为后续工艺关键技术的优化设计和更大规模的工程示范提供必要的依据和信息。
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  生物质制备超级电容器炭材料研究进展

  肖 雯, 余昭胜, 岳文昌, 张息奎, 倪慧蓉, 马晓茜

  新能源进展. 2025, 13(4): 373-386. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.002

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  超级电容器因具有快速充放电、良好的稳定性和长寿命等优势被认为是最理想的储能器件之一。生物质衍生炭具有一定的孔隙结构和导电性，适合作为超级电容器电极材料。生物质基超级电容器炭材料的开发是实现生物质能高附加值利用以及能源可持续性发展的重要途径。根据储存原理的不同，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。首先从生物质选择、预处理方式等方面介绍了生物质衍生炭作为双电层超级电容器电极的制备策略，着重介绍了生物质炭化方式、活化方法及其成孔原理。随后阐述了炭材料表面修饰与改性方法，重点介绍了生物炭与赝电容器电极材料耦合组成复合材料的优势以及制备方式。最后，结合目前已有的研究提出了生物质制备超级电容器炭材料面临的挑战以及未来展望。
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  胺基功能化三硅氧烷电解液添加剂的合成及其在LiMn₂O₄电池中的应用

  闫晓丹, 骆 萱, 张灵志

  新能源进展. 2025, 13(4): 387-395. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.003

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  LiMn₂O₄电池凭借其高安全性、低成本等优势，已被广泛应用于动力电池领域，但其高温循环稳定性仍面临重大挑战。设计合成了一种新型胺基功能化的三硅氧烷电解液添加剂 [3-(N,N-二甲基氨基)二乙氧基丙基]七甲基三硅氧烷（MTSON），以提升LiMn₂O₄电池的高温电化学性能。在55 ℃、1 C倍率下，添加0.5% MTSON的LiMn₂O₄/Li电池经过200次循环后，容量保持率达95.2%，而使用基础电解液的电池容量保持率为92.6%。X射线光电子能谱显示，MTSON添加剂在LiMn₂O₄电极表面形成了稳固的正极固态电解质界面膜。同时，MTSON添加剂抑制了电解液中LiPF₆盐的水解，在55 ℃下循环200次后，LiMn₂O₄/Li电池中LiMn₂O₄电极锰离子溶解量降低近80%。结果表明，MTSON是一种极具前景的电解液添加剂，可用于提高LiMn₂O₄电池的高温性能。
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  含磷空位的MoP/MoO₂@MXene电催化剂的制备及锂硫电池性能

  玉耀江, 李争晖, 冯嘉亮, 周伟良, 王心英, 李运勇

  新能源进展. 2025, 13(4): 396-404. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.004

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  锂硫电池（LSBs）因其高达1 675 mA∙h/g的理论比容量、低成本和环境友好性，被视为下一代储能系统最具潜力的候选者之一。然而，硫及其放电产物Li₂S的低导电性，多硫化锂（LiPSs）在充放电过程中严重的穿梭效应，以及缓慢的硫氧化还原反应动力学，导致LSBs中硫的不可逆损失、库仑效率低和循环稳定性差，从而限制了LSBs的实际应用。为解决上述问题，采用简单的一步水热法结合高温部分磷化工艺，并借助NaBH₄的强还原性，成功制备了含有磷空位的V_P-MoP/MoO₂@MXene异质结构催化剂，并将其应用于锂硫电池的正极催化材料中。结果表明，磷空位可以有效调控缺陷区域周围磷原子的局部电荷状态，产生更多的催化活性位点，增强对LiPSs的吸附能力并促进其催化转化，从而有效抑制多硫化物穿梭、提升硫的利用率并加速硫的双向氧化还原动力学。因此，S/V_P-MoP/MoO₂@MXene正极在1 C条件下初始比容量达到967 mA∙h/g，300次循环后可逆比容量维持在574 mA∙h/g，循环容量衰减率每圈仅为0.13%。更重要的是，在高硫负载（6.0 mg/cm²）和贫电解质（4.5 μL/mg）条件下，S/V_P-MoP/MoO₂@MXene正极表现出优异的初始面容量（5.57 mA∙h/cm²）和卓越的循环稳定性。研究结果可为高效LSBs双向催化剂的设计提供理论指导与实践参考。
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  螺旋扭曲管换热器壳程对流冷凝耦合传热过程的数值模拟研究

  黄昕晨, 刘世杰, 王飞扬, 陈子霖, 朱冬生

  新能源进展. 2025, 13(4): 405-412. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2024.04.005

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  在燃煤锅炉掺烧生物质的燃烧过程中，大量高温烟气直接排放不仅污染环境，且烟气余热未能有效利用，造成了巨大的能量损失。提出在烟道尾部增加螺旋扭曲管换热器，回收烟气余热并降低排烟温度，提高能源利用效率。针对螺旋扭曲管换热器壳程对流冷凝耦合传热过程开展了数值模拟研究，分析了不同工况条件下的螺旋扭曲管换热器壳程的传热和阻力特性。结果表明，温度的升高对整个对流冷凝耦合换热过程的对流部分具有促进作用；雷诺数（Re）的增加有利于烟气的显热交换但不利于冷凝潜热交换；水蒸气含量的增加对潜热交换产生了积极的影响，对显热交换影响不大。在入口烟气温度为353.15 ~ 433.15 K、Re为9 000、水蒸气含量为18.6%的工况下，螺旋扭曲管换热器强化传热效果的经济性最好且远优于圆管冷凝换热器。
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  降压开采对含甲烷水合物细粒土分解特性的影响

  蔡 煜, 吴 起, 颜荣涛, 杨德欢, 卢静生

  新能源进展. 2025, 13(4): 413-421. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.006

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  含天然气水合物细粒土分解特性对水合物矿藏安全高效开采有重要的参考意义。通过自主搭建的含水合物沉积物分解测试装置，开展了水合物饱和度、生产压差以及环境温度为控制变量的含甲烷水合物细粒土降压开采实验。实验结果表明：降压开采过程中，储层的最低温度主要受生产压差影响。较高的生产压差有益于获得较高的峰值产气速率，但降压后期产气速率仅受水合物分解速率影响，高生产压差对产气速率没有增益效果。降压过程中，影响水合物储层产气行为的因素主要为生产压差，其次是初始水合物饱和度，最后为环境温度。研究结果对天然气水合物安全高效开采具有指导意义。
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  [BMIM][OS]离子液体对水合物法CO₂/N₂分离过程的影响

  张玉宝, 臧小亚, 梁德青

  新能源进展. 2025, 13(4): 422-431. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.007

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  随着全球碳排放量的持续攀升，开发高效的CO₂分离与捕集技术已成为当务之急。咪唑类离子液体因其优异的CO₂吸收性能，在水合物法气体分离（HBGS）技术中展现出良好的应用前景，被广泛用作增强该技术性能的添加剂。为探讨咪唑类离子液体在不同温度条件下对CO₂/N₂二元混合气（两种配比）水合物形成动力学特性的影响，采用1-丁基-3-甲基咪唑鎓辛基硫酸盐（[BMIM][OS]）作为添加剂，研究了CO₂/N₂混合气水合物的生成动力学过程，并定量评估了该方法的气体分离性能。结果表明∶与纯水体系相比，[BMIM][OS]离子液体能有效促进气体水合物形成。在277.15 K条件下，其对体系1（CO₂和N₂的摩尔比为0.5/0.5）的CO₂消耗量提升幅度高达108%，而对体系2（CO₂和N₂的摩尔比为0.8/0.2）的提升幅度为21.1%。CO₂和N₂的消耗量随着温度的升高而减少。在273.15 K时，对体系1，CO₂分离因子达到0.37；对体系2，CO₂分离因子达到0.44；对体系1和体系2的单位气体消耗量最大值均为0.025 mol/mol。[BMIM][OS]离子液体改善了传质过程，增加了CO₂的消耗量。研究结果可为CO₂气体分离和捕获提供了参考。
  

  
  
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  生物质气化制氢技术的研究现状及展望

  李学琴, 王志伟, 刘 鹏, 李翔宇, 王明浩, 李 辉, 雷廷宙

  新能源进展. 2025, 13(4): 432-442. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.008

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  为缓解日益严重的能源危机及提高生物质资源的利用效率，气化作为热化学转化技术的重要手段，被认为是一种潜力巨大的生物质制氢技术。综述了生物质气化原理，阐述了该过程中发生的化学反应机制，探讨了气化剂、温度、压力以及催化剂种类等对制氢过程的影响，综合分析了生物质气化制氢技术中存在的问题及改进方法，为绿氢来源及其制备技术提供思路。
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  新型波浪能发电滑翔机设计及其特性

  何 腾, 盛松伟, 丁伟伟, 张亚群, 王振鹏, 陈 敏

  新能源进展. 2025, 13(4): 443-449. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.009

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  波浪滑翔机是一种依靠波浪提供前进动力、太阳能等提供观测电力的海上无人驾驶航行器。针对传统波浪滑翔机在阴雨和小浪等海洋环境下电力不足等缺点，研发了一种新型波浪能发电滑翔机，利用波浪能提供前进动力的同时进行发电，并将电能储存后在较差环境时使用。介绍了新型波浪能滑翔机的结构组成、工作原理，设计了小比例物理模型并开展模型试验。试验结果显示，设计的新型波浪能发电滑翔机可在持续巡航的同时将波浪能转换为机械能做功。在设定的试验波况下，滑翔机最大输出功率为529.8 mW。在海洋工况下，随着波浪波高和周期的增大，能量转换系统做功功率逐渐增大，滑翔机前进速度呈现先增大后减小的趋势。试验结果初步验证了该方案的可行性，为后续试验、应用提供了参考。
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  漂浮式海上波电、风电、光伏多能互补一体化平台综述

  林英明, 刘洋, 喻振帆, 陆秋瑜, 陈沛帆, 王坤林

  新能源进展. 2025, 13(4): 450-456. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.010

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  充分利用海上漂浮式基础平台，综合开发波浪能、风能和太阳能，实现海洋可再生能源“多能互补”综合利用，是海洋可再生能源研究的发展趋势。大量国内外学者在海上多种可再生能源一体化综合利用领域开展了研究，并在波风联合、波光联合和风光联合等相关技术研究与装置研发方面取得了一定成果。波浪能发电（波电）、风电和光伏均具有间歇性、随机性和波动性等可再生能源典型特征，其相互之间的互补关系和多能互补一体化平台技术现状缺乏综合论述。从多能互补一体化平台研究现状，漂浮式海上波电、风电和光伏的特点，同一海域三种能源的时空关系展开论述，可为波电、风电、光伏多能互补一体化平台总体规划、详细设计、模型试验、平台研建和协同控制提供支撑。
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  人工智能技术在地热领域的应用及发展趋势

  王笑妍, 朱东亚, 陈宏志, 张英

  新能源进展. 2025, 13(4): 457-464. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.011

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  地热能在双碳目标背景下优势凸显，是发展前景良好的低碳能源。近年来，人工智能技术迅猛发展，在地热领域融合应用为产业发展赋能，引起了人们的高度关注并产生深刻影响。系统总结了人工智能技术在地热勘探、开发、利用诸环节应用的最新进展和成效，指出人工智能技术正逐渐延伸应用到地热产业各主体技术方向。伴随新一代人工智能技术不断演进，人工智能与地热的融合将进一步加速，推动地热资源开发利用向实时调配、动态调整、多体系协同迈进。预计经过8 ~ 10年，将构建形成涵盖地热勘探、开发和利用的一体化智能综合体，形成“找热−采热−用热”全产业链的闭环智能系统，实现地热和多种能源互补协同、高效开发利用的新格局。
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  聚2,5-呋喃二甲酸−丁二酸−丁二醇共聚酯的制备与性能

  张辉, 寇金辉, 张海荣, 王璨, 王波, 陈新德

  新能源进展. 2025, 13(4): 465-471. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.012

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  以2,5-呋喃二甲酸、1,4-丁二酸和1,4-丁二醇为原料，钛酸四丁酯为催化剂，亚磷酸三苯酯为稳定剂，采用直接酯化法合成不同醇酸摩尔比的聚2,5-呋喃二甲酸−丁二酸−丁二醇共聚酯（PBSF）。采用核磁共振氢谱、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射等表征了共聚酯的结构，结果表明，原料醇酸摩尔比对PBSF结构和晶型的影响较小，PBSF的链结构主要是以含有刚性环的聚呋喃二甲酸丁二醇酯（PBF）链段为主。PBSF显示出典型的热塑性弹性体特征。所合成的PBSF的玻璃化转变温度均低于室温（0.27 ~ 6.81 ℃），且具有良好的热稳定性，起始热分解温度高于347 ℃。原料的醇酸摩尔比对PBSF的力学性能有较大影响，随着醇酸摩尔比的增大，PBSF的杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增加后减小的趋势。当原料醇酸摩尔比为2.50时，PBSF-2.50共聚酯的力学性能最优，其拉伸强度为19.93 MPa，断裂伸长率为932.94%。优异的拉伸性能使PBSF可以应用于热塑性塑料以及弹性体或冲击改性剂等领域。
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  基于发电侧和消费侧的广东省电力碳排放影响因素分析和预测

  孙乐, 李宇萍, 陈成, 蔡云翔, 漆小玲, 管海凤, 董凯军

  新能源进展. 2025, 13(4): 472-482. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.04.013

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  广东省电力消费量长期居全国首位，开展其碳排放驱动因素分析可为行业和区域减排路径的选择提供支撑。分别构建发电侧和消费侧视角的Kaya-LMDI电力碳排放影响因素分解模型，基于2010—2022年数据，分析和探讨各类影响因素对电力行业碳排放变化的驱动效应和贡献度。以获得的主要影响因素为基础，分别设置地区生产总值增速作为社会发展规模对电力碳排放增长的主要因素，设置煤发电煤炭消费强度、煤电量占总电量比例、工业生产总值占比、工业用电强度作为减碳方面电力行业的主要因素。将社会发展的速度及减排的强度等不同影响因素随时间序列的变化率水平组合为9种情景。通过对各情景下2060年前广东省电力行业的碳排放量进行预测，对比分析了典型情景中各影响因素对碳排放量变化的驱动效应。中速发展的三种减排情景，广东电力行业的碳排放均有望在2025年或2030年实现达峰，其中中速中减排情景相对比较适合未来广东电力发展，在此情景下，2025年和2030年用电量预计将分别为9 410亿kW∙h和12 468亿kW∙h。