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Nature Materials重磅:新能源材料最新綜述6篇!

發布人:admin來源:本站原創時間:2016年12月28日

1、可持續能源之路

 

    人類文明的進步離不開其對能源利用能力的提高。 一系列農業和工業革命使世界上越來越多的人可以取暖和照明,施肥和灌溉農作物,彼此聯系以及暢游全世界。 所有的這些進步都依賴于我們在發現、提取和使用能源方面的不斷進步。 而材料科學研究正在推進建設一個基于清潔能源生產、輸送和分配及電能和化學能存儲,能源效率更高和能源管理系統更好的可持續發展的未來社會。


        有鑒于此,1997年諾貝爾物理學獎得主、美國第12任能源部部長、斯坦福大學教授朱棣文,斯坦福大學教授崔屹和斯坦福大學Nian Liu對光伏器件、電池、太陽能與化學能轉換的研究現狀進行了深入分析和總結,并對新能源材料今后的研究方向進行了展望。

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2、太陽能燃料和化學品

 

    太陽能轉化為燃料和化學品是存儲可再生能源的極具吸引力的研究方向,而光電催化技術是制備太陽能燃料的代表途徑。 然而,在這些技術的開發過程中仍存在許多挑戰,譬如尋找用于吸收入射光子的合適材料,開發用于水分解和燃料生產的更高效的催化劑,以及如何設計優化催化劑、光吸收劑和電解質之間的界面。


    有鑒于此,斯坦福大學Jens K. N?rskov教授等發表綜述,重點總結了上述領域最近的里程碑事件,以及在實現將太陽能高效的轉化為燃料和化學品技術上的一些關鍵科學挑戰。

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3、電池開發的可持續性和原位監測

 

    作為電動車的關鍵組件和可再生能源發電中的儲能系統,二次電池是當今社會的主要發展方向。為了盡量減少二次電池廣泛使用帶來的生態影響,研究工作必須考慮電池材料的可持續性,選擇環境友好和可循環利用的材料。另外,必須在電池使用期間連續監測其健康狀態,盡可能維持電池性能。因此,發展電池反應過程的原位分析技術也顯得尤為重要。

 

有鑒于此,歐洲研究所J. M. Tarascon和劍橋大學C. P. Grey綜述了可持續化學反應和原位分析技術的重要進展,以及一些挑戰和可能的解決方案。

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4、受光合系統相干效應啟發的光伏概念


    過去十年中,在理解生物光合系統中的相干和振動現象如何幫助能量從捕光天線系統有效的傳遞到光合反應中心方面獲得了迅速的進展。有鑒于此,普林斯頓大學Gregory D. Scholes,阿卜杜拉國王科技大學Jean-Luc Brédas和多倫多大學Edward H. Sargent探討了如何利用光合系統中的相干效應來制造更好的太陽能電池。

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5、電化學能源界面

 

 - 液界面電催化研究進展和技術創新對于推動可靠、經濟和環境友好的能源利用起著至關重要的作用。有鑒于此,美國阿貢國家實驗室Nenad M. Markovic和Vojislav R. Stamenkovic等發表綜述,重點介紹了用于電解槽中高效產氫和產氧的新材料開發進展及其在燃料電池中的應用,指出了對共價和非共價相互作用之間協同性的基本理解可以用于指導催化劑的設計。

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6、高效光伏能量轉換方法和材料

    

    過去五年,光伏技術的成本顯著降低,光伏技術已經成為未來發電成本最低的選擇之一。能量轉換效率提高直有助于降低成本。然而目前商業生產的標準單結太陽能電池能量轉換效率從根本上受肖克利?奎伊瑟效率極限的限制,實際值低于30%。有鑒于此,新南威爾士大學Stephen P. Bremner和Martin A. Green發表綜述,討論了一系列可能突破肖克利?奎伊瑟效率極限的太陽能轉換策略及技術。

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