2025年, 第13卷, 第6期　
刊出日期：2025-12-31

  

• 全选
  |

• Select
  V₂O₃@C/S基固态锂硫电池的构建及电化学性能

  周恒学, 钟秋芳, 龙毅, 王佳良, 姚英邦, 梁波, 鲁圣国, 陶涛

  新能源进展. 2025, 13(6): 601-609. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  联合溶液法、水热法及高温碳化技术，成功开发了一种新型三氧化二钒@石墨/硫（V₂O₃@C/S）复合正极材料，并采用BN/PVDF-HFP复合材料作为固态电解质，组装了高性能锂硫电池。所制备的V₂O₃@C基体材料表现出优异的结构稳定性、良好的导电性和界面兼容性，同时具有较强的硫吸附和催化性能。固态电池性能测试结果表明，V₂O₃@C/S正极在初始循环比容量、倍率性能及长循环寿命方面均优于传统的C/S正极。在0.1 C倍率下，V₂O₃@C/S正极初始比容量为1 125 mA∙h/g，循环150圈后容量保持率为67.1%；在0.5 C倍率下，循环250圈后的容量保持率为45.5%。循环伏安法、阻抗谱和塔菲尔曲线分析结果证实了V₂O₃@C/S正极在提升反应动力学和降低电荷转移阻抗方面具有明显的优势。研究结果可为高性能锂硫电池正极材料的设计提供一种有效策略。
• Select
  有机硅胺电解液添加剂的合成及其在磷酸锰铁锂电池中的应用

  王康, 邵丹, 吴爱华, 李向峰, 胡良勇, 陈 程, 杨贵钧, 张灵志

  新能源进展. 2025, 13(6): 610-617. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  磷酸锰铁锂（LiMnxFe_1−xPO₄, LMFP）材料具有能量密度高、安全性好、低温性能优异等优点，是锂电池正极材料的重要发展方向。然而，LMFP本征电子电导率和锂离子扩散速率较低，倍率性能较差；尤其是充放电过程中Jahn-Teller效应引起晶格畸变以及Mn离子溶出，导致电池容量衰减。设计合成了一种新型有机硅化合物[3-(N, N-二甲氨基)二氧基丙基]五甲基二硅氧烷（DSON）电解液正极成膜添加剂，可抑制Jahn-Teller效应，改善LMFP电池的电化学性能。研究发现，DSON能形成均匀稳定的正极电解质界面膜，有效抑制正极材料和电解液之间的副反应，显著提升电池在室温和高温条件下的电化学性能。与使用基础电解液的LMFP/Li电池相比，含0.2%（质量浓度）DSON电解液的LMFP/Li电池在25 ℃下以0.5 C循环200圈后，容量保持率由81.8%提升至85.3%；在55 ℃、0.5 C下循环200圈后，容量保持率由69.8%提高至83.3%。
• Select
  CH₄/CO₂/N₂混合气体水合物晶体生长过程分子动力学模拟

  杨一凡, 陈勇, 臧小亚, 梁德青

  新能源进展. 2025, 13(6): 618-624. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  沼气的利用是我国未来可持续能源发展的关键环节，其燃烧效率与CH₄的浓度有直接关系，因此在沼气的利用前需要进行提纯处理。水合物法气体分离技术具有环保、操作简单、分离效率高及选择性好等优点，是一种非常具有应用前景的气体分离技术。利用分子动力学模拟考察沼气组分的三元混合气体（CH₄/CO₂/N₂）水合物的生长，探究水合物生长速度的变化原理，为水合物法气体捕集技术在沼气净化领域的应用提供更多数据支撑和理论依据。结果表明，当CH₄/CO₂/N₂摩尔比例为14∶5∶1时，水合物生长速度最快，当CH₄/CO₂/N₂摩尔比例为1∶1∶1时，水合物生长速度最慢，且在水合物的生长过程中出现了停滞和高概率的生长失败现象，表明等比例混合气不利于水合物生长。在不同的三组分体系中，水合物的生长速度不是匀速的，存在频繁的速度波动。水合物的生长速度与笼型结构有关，在以5¹²6²笼为主的区域，水合物生长速度会显著加快；而在以5¹²笼为主的区域，水合物生长速度降低。
• Select
  气/水饱和条件下含甲烷水合物细砂的力学特性——基于霜种子法

  陈柏莹, 林德有, 吴 起, 杨德欢, 颜荣涛, 卢静生, 王国燕

  新能源进展. 2025, 13(6): 625-635. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  海底含水合物沉积物的力学特性对水合物资源的安全开采至关重要。通过开展系列固结排水三轴压缩实验，系统研究了气/水饱和条件下，霜种子法和富气法制备的含甲烷水合物细砂试样的力学行为。结果表明：气饱和条件下，相较于霜种子法，富气法制备的试样表现出更高的剪切强度、刚度及更显著的软化−剪胀特征；应变软化行为受水合物饱和度与净围压协同调控。在水饱和后，水合物赋存模式退化为非胶结型，导致应力−应变曲线发生显著变化。霜种子法制备试样的抗剪强度与水合物饱和度线性正相关，其中气饱和体系的剪切强度增幅随净围压增大而降低，而水饱和体系的剪切强度增幅与净围压无关。饱和状态改变引起的剪切强度退化主要归因于黏聚力下降。霜种子−驱水饱和联用技术可高效制备非胶结型含水合物沉积物试样，为研究其力学特性及推动资源开发提供了关键支撑。
• Select
  超级电容器用木质素基电极材料的研究进展

  王小龙, 张 权, 谭雪松, 苗长林, 杨天华, 庄新姝

  新能源进展. 2025, 13(6): 636-645. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在“双碳”目标推进中，高效经济的储能技术尤为关键，超级电容器因其快速充放电、高效率和超长寿命而成为当前研究热点，而电极材料会直接影响超级电容器的性能。在电极材料前驱体的选择中，木质素以其独特的结构特性脱颖而出。不同植物来源以及分离技术的木质素在化学组成和微观结构上存在差异，这可能会显著影响其作为超级电容器电极材料的性能。目前针对木质素基电极材料的特性研究相对较少。因此，首先介绍了不同种类和预处理方法分离所得木质素衍生多孔炭的特性及其在超级电容器中的应用，并对不同制备方法所得木质素基多孔炭的电化学性能进行了总结；随后，概述了杂原子掺杂和导电聚合物复合策略下木质素基多孔炭在赝电容器中的应用现状；最后，展望了木质素基电极材料性能提升方向及其在复合电极材料中的应用前景。
• Select
  生物质转化过程中增强固体酸水热稳定性研究进展

  巨苗苗, 刘云云, 崔燕冉, 李正龙, 王 琼

  新能源进展. 2025, 13(6): 646-653. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  固体酸作为重要的非均相催化剂，在生物质转化过程中发挥关键作用。与液体催化剂相比，固体酸具有易于分离再生、耐高温、环境友好等突出优势。然而，其水热稳定性差、循环性能不足等问题严重制约了产业化应用。系统综述了提升固体酸水热稳定性的设计策略与研究进展，重点围绕三类典型催化剂体系展开：金属氧化物通过构筑稳定晶相与碳涂层提升耐侵蚀性；分子筛通过调控硅铝比和复合改性增强结构稳定性；碳基固体酸则借助多孔结构优化、疏水组分引入及新型磺化工艺实现酸性位点稳固。研究结果可为高性能固体酸催化剂的设计与开发提供理论指导。
• Select
  聚合物管材氢渗透性能及测试方法

  张弘鳞, 林元华, 李天雷, 肖 杰, 王雅熙, 李 科

  新能源进展. 2025, 13(6): 654-661. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为明确氢气在聚合物管材中的渗透规律，提出一种基于压差法的聚合物氢渗透测试方法，并研制了相应的装置。在该装置中，高压侧罐体用于充装氢气并可调节测试压力，渗透侧罐体中安装有氢气浓度检测传感器，可实现原位实时监测氢气的渗透浓度；在室温条件下，分别对高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）在不同的氢气压力（1 ~ 4 MPa）和试片厚度（2 ~ 6 mm）下开展了氢渗透测试；采用X射线衍射表征了HDPE和PP的结晶度。结果表明，HDPE和PP的稳态氢渗透速率随着氢气压力的增加而增加，随着厚度的增加而减少；两种材料在同一厚度而不同压力下的氢渗透系数基本保持不变，所得的HDPE氢渗透系数与现有文献报道的数据在同一数量级；HDPE的结晶度高于PP，因而表现出较低的稳态氢渗透速率。研究结果验证了测试方法的合理性，可为非金属输氢管材和弹性体密封件材料的评选及设计提供技术指导。
• Select
  螺旋扁管能量回收装置在洁净实验室通风系统中的应用

  黄文斌, 刘世杰, 陈子霖, 黄 森, 王靖凯, 朱冬生

  新能源进展. 2025, 13(6): 662-671. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究螺旋扁管在通风系统中的节能效果，以某洁净实验室能量回收装置为研究对象，重点分析了不同长短轴比螺旋扁管的性能特性，包括流场、换热性能、温度交换效率、阻力以及能量回收装置的性能因子。采用数值模拟方法对能量回收装置性能进行了深入探讨，并通过实时测试数据对模型的可靠性进行了验证。研究发现：与普通圆管相比，螺旋扁管的传热系数提高了1.29倍，温度交换效率提升了8.6%，性能因子增加了1.14倍，有效提升了能量回收效率。螺旋扁管能量回收装置在冬季和夏季的温度交换效率分别达到78.5%和73.2%，为洁净实验室排风系统的设计和优化提供了一定参考和更多选择。
• Select
  高温厌氧膜生物反应器生物处理效果研究进展

  张梁淼, 黄赳, 乔玮, 姜萌萌

  新能源进展. 2025, 13(6): 672-680. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探讨高温厌氧膜生物反应器在处理各类有机废弃物的效率与能源回收潜力，评估了高温厌氧膜生物反应器对酒精蒸馏废水、食品类废弃物、污泥、造纸废水和畜禽废弃物等五类废弃物的生物处理效果，并对比了高温与中温处理的能量效益差异。高温厌氧膜生物反应器在化学需氧量（COD）的去除率和甲烷产量方面表现优异，可实现超过90%的COD去除率和高产气率。此外，系统在能源效益方面展现出自给自足的潜力，有助于推动废水处理的可持续发展。本研究可为我国高温厌氧膜生物反应器的发展提供参考，并强调了其在处理高温废水和资源回收中的潜在应用价值。
• Select
  工业炉窑大功率天然气燃烧器掺氢燃烧特性

  仵宏昊, 杨文伟, 洪旭标, 谢琳豪, 钟湘伟, 陈铄韩, 汪小憨, 曾小军

  新能源进展. 2025, 13(6): 681-689. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为满足陶瓷行业的减碳需求，对一款陶瓷窑炉大功率天然气燃烧器进行掺氢燃烧特性研究。结果表明，掺氢会使预燃室内上下两个局部高温区变长，且氢气比例越大，下高温区底部越靠近燃烧器头部，增加了燃烧器头部的高温烧损风险。由于H₂与O₂的优先反应，掺氢后预燃室内CH₄转化率呈先低后高的变化趋势，即初始燃烧区间抑制，高温燃烧区间促进；同时，掺氢会抑制燃烧中间产物CO的转化，掺氢比越大预燃室内CO浓度越高。热态试验中，燃烧器在体积分数0% ~ 50%掺氢比工况时均可实现99.9%燃烧效率的稳定燃烧，相同功率下燃烧室加热温度和出口温度最大升幅分别为28.5 K和14.2 K，与纯天然气工况相比升幅不大；掺氢比为0% ~ 30%时，燃烧室出口NO_x排放增幅范围在6% ~ 9%之间，掺氢比为30% ~ 50%时，NO_x排放量急剧增加到21%。研究表明，大功率天然气燃烧器掺氢比0% ~ 50%可满足陶瓷窑炉加热温度要求，但掺氢比过大会加剧燃烧器头部和预燃室头部高温烧损的风险，同时会导致出口NO_x排放量的急剧增加。
• Select
  地质分层和渗流对同轴套管式换热器性能的影响

  王烨, 岳 攀

  新能源进展. 2025, 13(6): 690-697. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究中深层同轴套管换热器的换热性能，同时考虑地温梯度、地质分层和地下水渗流等因素，构建了适用于分析钻孔周围地层与环腔流体间温度响应的数值模型。结果表明：与均质模型相比，分层模型所得井深方向上的温度变化曲线更接近物理实际。无论是否考虑渗流影响，均质模型相较于分层模型均会低估地热井的出口温度。是否考虑渗流作用所引起外管壁径向温度预测结果最大相对偏差为23.3%。当渗流层位于地下2 000 m处，所得地层与管壁间以导热方式进行换热的临界渗流速度为5 × 10−7 m/s；当渗流速度大于1 × 10−5 m/s，地层与管壁间的热交换主要通过热对流进行，与无渗流情况相比，环腔流体局部换热量提高了56.7%。渗流层竖向渗透导致其边界外区域导热系数增大从而提高了地热井的出口温度。对于相同的取热量，考虑渗流作用可减小地热井的埋管深度。
• Select
  波浪能资源评估研究现状与应用

  张亚群, 王振鹏, 叶 寅, 吴 敏, 谭 勇

  新能源进展. 2025, 13(6): 698-703. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着海洋强国战略和双碳目标的提出，海洋资源开发成为我国科技发展的核心。波浪能资源评估是深入认识海洋资源的一种方式。从规划选址、可行性研究、设计开发三个方面分析了波浪能资源评估的应用场景；按照时间顺序梳理了波浪能资源评估的四种方式的发展状况；探讨了国内外波浪能资源评估的现状，并统计了我国已开展评估的海域；最后，通过总结与对比分析，发现应用于波浪能发电系统性能评价的波浪能资源评估的不同之处。研究结果可为开发利用波浪能提供参考和指导，助力我国海洋建设。
  

  
  
• Select
  钌基碱性氢氧化催化剂研究进展

  徐艳茹, 杨晓冬, 沈 琪, 孙一强

  新能源进展. 2025, 13(6): 704-724. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.06.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现碳达峰和碳中和的目标，开发和利用可持续的清洁能源至关重要。其中，氢燃料电池是实现氢能源循环利用的重要系统。随着阴离子交换膜和碱性条件下阴极氧还原无铂催化剂的发展，阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）显示出巨大的应用前景，其中阳极氢氧化反应（HOR）因在碱性介质中较酸性更为缓慢的动力学，成为阻碍碱性燃料电池发展的主要瓶颈。钌（Ru）因其适宜的氢结合能、亲氧性和相对低廉的成本，在燃料电池中被视为铂的潜在替代物。因此，阐明钌基催化剂在碱性介质中HOR的催化机理对于构建高效稳定的催化剂具有重要意义。首先介绍了碱性条件下电催化HOR的基本机理。然后，从活性描述符的角度对钌基HOR催化剂的合理设计策略进行了系统的分类和总结。此外，还介绍了钌基催化剂在燃料电池中的实际应用。最后，对开发出成本低、稳定性好、效率高的钌基HOR催化剂及其合成策略等进行了展望。