新能源材料与器件专业人才培养大数据分析与实践——以苏州大学能源学院为例

通过大数据分析和实践研究,对苏州大学新能源材料与器件专业的人才培养模式进行了深入探讨。该专业人才培养以OBE理念为基础,强调学生全面发展,平衡专业知识与实践技能。课程体系涵盖专业核心课和基础课,注重跨学科学习。然而,存在实践性课程覆盖面不足和专业课程不完全满足学生需求等局限性。因此,我们将进一步拓展实践性课程和专业课程,完善产教融合创新平台,更注重培养学生的创新与独立思考能力,形成高水平的新工科人才培养体系,满足新能源行业发展对高素质人才多样化的需求。

新能源材料与器件专业实施本科生导师制的思考——以苏州大学能源学院为例

本科生导师制的实施是我国高等教育大众化背景下教育改革的需要,有利于提高学生的主观能动性和培养学生的创新实践能力,有助于加强教师队伍建设。笔者结合自身在苏州大学能源学院的教学经历,对新能源材料与器件专业实施本科生导师制的方法、意义和存在的问题进行了论述,以期对提升高校新能源材料与器件专业人才培养质量有所帮助。

钙钛矿太阳能电池材料缺陷对器件性能与稳定性的影响

基于钙钛矿太阳能电池材料独特的光电特性,特别是光电转换效率在初期短时间内的快速提升,使其成为当前光伏领域中最富吸引力的光吸收材料之一.然而,近年来转换效率的增长步入缓慢阶段,同时材料的长期稳定性也成为商业化应用的关键挑战,这些问题背后的物理机制与材料缺陷密切相关.为进一步提高电池效率和结构稳定性,必须深刻理解和精准地掌握这些缺陷的特性.本文全面回顾了钙钛矿材料中各类缺陷对光伏性能和稳定性的影响,包括传统刚性模型缺陷、非常规性缺陷、复合型缺陷、离子迁移和缺陷对载流子寿命的影响,论述了缺陷与材料结构稳定性之间的紧密关联性,并对未来关于缺陷的研究方向进行了展望.

“双碳”背景下苏州市新型储能产业发展分析及建议

在国家“双碳”战略目标背景下,苏州市的能耗“双控”和碳减排压力巨大,必须大力开发光伏、风电等新能源。而新型储能是解决新能源的不稳定性、间歇性对电网稳定性冲击的关键环节。文章阐述了新型储能对苏州“双碳”目标达成的意义,分析了苏州新型储能产业链发展现状,为苏州新型储能政策和产业发展提出了建议,对于其他工业城市“双碳”发展路径具有重要借鉴意义。

2023年中国电池市场分析

介绍2023年我国电池的产量及进出口量:电池总产量约609.66亿只,其中锂离子电池约960 GW·h,铅蓄电池约270 GW·h,碱性锌锰电池约147亿只,普通锌锰电池约166亿只,太阳能电池约541.16 GW,燃料电池为5 668堆;电池出口总量333.35亿只,进口总量23.04亿只。讨论我国电池市场发展趋势。

锂离子电池循环利用与碳足迹管理建设

截至2023年年底,我国新能源汽车保有量为2041万辆;符合行业规范条件审核的综合利用企业累计156家,共设立回收服务网点10468个,已覆盖全国31个省市。2023年锂离子电池产量超过940 GW·h,废旧锂离子电池循环利用量22.5万t,预计2024年废旧锂离子电池循环利用量超过26万t。有关行业政策规范和标准,提出了电池生产与材料生产环节的能耗指标,初步构建废旧锂离子电池循环利用和碳足迹管理体系。有研究表明,电池生产碳排放为61~106 kg(CO_(2))/kW·h,其中:生产和组装环节碳排放为2~47 kg(CO_(2))/kW·h;上游环节(采矿、精炼等)为59 kg(CO_(2))/kW·h,占比超过一半。

电催化二氧化碳与含氮小分子共还原的缺陷与界面工程

化石燃料的大量燃烧和利用造成日益严重的能源危机、全球气候变暖和环境污染,已成为人类面临的严峻挑战.因此,迫切需要开发可持续的能源存储和转换技术.其中,将二氧化碳(CO_(2))、氮气(N_(2))、硝酸盐(NO_(3)^(-))和亚硝酸盐(NO_(2)^(-))等广泛分布的小分子和环境污染物转化为高附加值的化学品和燃料受到了广泛关注.然而,工业合成方法通常需要高温高压等极为苛刻的条件并消耗大量的能量(如Haber-Bosch和Bosch-Meiser方法分别用于合成氨(NH3)和尿素),这加剧了能源危机和环境污染.因此,在常温常压下,由可再生的电能驱动的电化学催化小分子转化为高附加值化学品被认为是最有前途的能量储存和转化技术之一,它为缓解日益严重的环境问题和能源危机提供了契机.本文系统地总结了近年来在常温常压下电催化CO_(2)与含氮小分子(N_(2),NH_(3),NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-))共还原合成高附加值的含氮肥料(如尿素)和化学品(如酰胺和胺等)的研究进展,尤其是缺陷化学和界面工程与催化活性/选择性之间的构效关系.首先,根据空间尺寸和来源介绍了缺陷的分类,阐述了界面和缺陷之间的内在联系,总结了掺杂、刻蚀、热处理等缺陷构建方法,以及电镜法和谱学法等缺陷表征手段.其次,系统地介绍了通过构建空位(尤其是氧空位)、异原子掺杂、设计单原子催化剂及双原子催化剂等缺陷设计策略来提升电催化碳-氮(C-N)偶联反应合成含氮有机物性能的最新研究进展,阐明了不同缺陷结构对催化剂电子结构和反应物/中间体吸附特征的调控作用.此外,归纳了构建金属/金属界面、金属/碳界面和金属间化合物(合金)等界面工程策略对电催化性能的调控.通过总结经典案例,重点强调了影响目标产物催化性能和选择性的关键因素和描述符.最后,针对目前电催化C-N偶联反应中存在的反应过程复杂、催化机理不明确、副反应严重、目标产物催化活性和选择性较低等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)采用机器学习、分子模拟计算、密度泛函理论计算等预测并筛选高效的缺陷和界面工程的电催化剂,并对可能的活性位点和反应路径进行预测;(2)优化催化剂制备过程,实现催化剂中不同缺陷和界面的可控合成;(3)发展先进的原位表征技术监测电催化剂表面上的动态变化和识别反应过程中产生的中间体,结合理论计算对电催化C-N耦合反应的催化机理和反应路径进行深入地理解.综上所述,本文系统地总结了通过缺陷和界面工程调控催化剂结构并提高电催化C-N偶联反应合成含氮有机物的策略,并对该领域目前存在的挑战和未来的发展前景进行了展望,为促进电化学C-N偶联反应的工业化应用提供借鉴.

2024年上半年中国电池行业运行情况

分析2024年上半年我国锂离子电池、钠离子电池、铅蓄电池、氢镍电池、锌锰电池、燃料电池和太阳能电池等电池产品产销量、进出口量情况,讨论我国电池市场发展趋势。2024年1-6月,我国电池总产量约323.55亿只,其中锂离子电池产量约133.15亿只,铅蓄电池产量约13 500万kVAh,碱性锌锰电池产量近90亿只,普通锌锰电池产量约81.51亿只,燃料电池产量2 773堆,太阳能电池产量286.3 GW。2024年1-6月,电池出口总量约171.79亿只,进口总量约11.41亿只。

退役晶硅光伏组件解离与资源化研究进展

近年来,全球光伏产业蓬勃发展,光伏装机量快速攀升。光伏发电碳排放较传统化石能源发电仅为10%。然而,太阳能光伏板的使用寿命仅为20~25 a,随着首批光伏组件达到其寿命极限,世界各地将陆续迎来光伏组件的“退役潮”。实现退役光伏组件无害化绿色处置并回收利用光伏组件中的二次能源是光伏产业可持续发展的关键环节。目前主流的晶硅光伏组件主要由光伏玻璃、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)胶膜、晶硅电池片和含氟背板组成。完整的光伏玻璃和晶硅电池片具有较高的经济价值,因此如何选择性去除EVA胶膜和含氟背板是退役光伏组件回收再利用的重要步骤。基于此,首先简要介绍了晶硅光伏组件各部分的结构和用途,并根据各部分的物理化学特性,从光伏组件回收完整性的角度详细分析了包括热法处置、物理分离和化学解离在内的各类工艺的优缺点。已有研究表明,退役晶硅光伏组件回收难点集中在以下3个方面:高效低污染、低能耗地去除EVA胶膜、背板中含氟物质的无害化处置以及晶硅电池片上热解残碳的脱除。针对上述难点,展望了未来退役光伏组件回收技术的发展趋势,并对我国退役光伏组件回收技术研究与设计提出了合理建议。

材料的非简谐性描述符

非简谐效应是诸如软模相变、负热膨胀、多铁性和超低热导率等材料性质的根源.已有的关于量化材料非简谐性的方法没有给出清晰准确的非简谐性描述符,并且计算流程复杂,需要极其耗时的分子动力学模拟.故亟需提出一个可以快速计算的非简谐性描述符,用来理解、评估、设计和筛选具有强非简谐性的功能材料.本研究将晶格非谐性分解为单声子非谐性σ_((q,j))^(A),并提出温度依赖的晶格非谐性的定量描述符A_(ph)(T).该描述符既可以定量描述从Si,GaAs,CdTe,NaCl到CsPbI_(3)的晶格非谐性的变化趋势,又可以成功预测非简谐效应驱动的体积模量和晶格热导率性质的变化.本工作提出的非简谐性描述符能够快速量化材料非简谐性,并且可直观地展现材料非简谐效应的声子模态分布.本方法计算简单、高效且有效,可为基于非简谐性筛选与设计材料打下基础.

科研育人背景下高校研究生党建工作探究

高校科研育人工作培养的高素质基层党建人才,是适应新时代国家发展需求的重要依托,也是落实高校“立德树人”根本任务的应然所在。开展科研育人背景下高校研究生党建工作的研究,有利于研究生党建工作与科研育人工作的有机结合与互补,对培养具备科学家潜质并能担当民族复兴大任的创新型人才,促进新时代研究生党建工作的健康发展具有重要意义。

“破五唯”背景下高校科技管理改革的思考

当前“破五唯”是我国教育科技领域的重要改革之一,是建立突出质量贡献的学术评价制度、全面落实立德树人的重要举措。“破五唯”要求实施分类评价,尊重学科差异,根据现有学科发展规律、现状和目标,制定相应的人才引进、学术评价、职务晋升等标准,这一要求为现行诸多高校“笼统”“单一”“数量化”的科研管理体制提出了严峻挑战。结合笔者在高校二级学院多年的科技管理工作经验,本文分析和探讨了“破五唯”要求下高校科研管理体制改革的思考和一些具体举措,利用“二级学院”精准掌握学科特点的优势,充分发挥其主观能动作用,加强“学校”与“学院”分级管理建设,形成“重心下移”的管理体制。通过强化学术共同体意识,发挥“二级学院”在以科研为载体的人才培养、教师考核、教育质量和办学水平提升等活动中的重要作用。

盐酸/氟化盐法刻蚀Ti_(3)C_(2) MXene的结构形貌及产率变化研究

使用盐酸(HCl)加含氟盐的方法制备碳化钛(Ti_(3)C_(2))相较于传统的氢氟酸(HF)制备法更加安全且产率更高。但是含氟盐对产率的影响尚未有明确报道,为了探究不同含氟盐对制备Ti_(3)C_(2)的影响,使用盐酸和不同含氟盐(氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化二氢铵)制备Ti_(3)C_(2)纳米片,对纳米片的产率及刻蚀机理进行探究。研究结果表明,使用盐酸和氟化锂作为刻蚀剂,刻蚀后Ti_(3)C_(2)的微观结构发生了明显分层现象,具有最大的层间距(1.3 nm)并且表面有大量脱落的层附着,最易剥离,在使用相同的剥离方法后,最终得到的纳米片产率最高,产率达到33.4%。

高校本科生导师制驱动大学生创新实践能力的探索

高等教育全面服务于综合型人才的培养,不仅要求高校教学过程中注重大学生专业知识的传授,而且更应该突出创新思维与实践技能的训练。当前,本科生的创新意识和实践能力均存在明显的弱势,导致新入职场的大学毕业生难以适应工作岗位。因此,高校必须重视并加强对学生创新实践能力的培养。本科生导师制是大学生创新思维培养与实践能力强化的有效途径,将其应用于本科生教育中,能为大学生的创新实践活动提供正确的指导方法,从而实现全面型创新人才的培养目标。

二级学院大型仪器管理探索与实践

各国家重点实验室及高校的校级公共测试中心的大型仪器管理已经发展的较为成熟,但是二级学院的大型仪器设备管理还有待加强.就二级学院大型仪器的科学管理进行了探索与实践,旨在提高其利用率和共享性,充分发挥大型仪器的使用效益.

新能源专业综合实验设计——从材料到电池

人类生活生产对能源的需求越来越多,可再生新能源的储存与转化随之越来越重要,本文设计了锂电池相关综合实验:有机硫醚聚合物正极活性材料的合成及其充放电性能研究,完成该实验,学习到锂电池的组装、测试与数据分析方法,将使学生体会从原料到产品的科学研究经历,有助于培养学生独立思维能力、研究能力和创新能力。

氢气在微燃烧器内的能源转化

采用MATLAB程序建立了带有余热回收的微燃烧器的一维数值模型,计算了TPV(thermo-photovoltaic)系统中化学能转化为电能的能量转化效率。探讨微燃烧器中氢气在空气和纯氧条件下的燃烧特性,研究了当量比、内管直径、进气速度和传热系数对微燃烧器燃烧性能的影响。结果表明,当当量比为1时,氢气在纯氧下的淬火直径(0.065 mm)比在空气中(0.1 mm)小;当当量比为1,内管直径为0.5 mm时,在TPV系统中,氢气在纯氧下的能量转化效率(6.3%)比在空气中(1.6%)高。

聚乙烯醇负载植酸在棉织物阻燃整理中的应用

以聚乙烯醇(PVA)和植酸(PA)为原料,合成了聚乙烯醇植酸酯(PPVA),采用戊二醛(GA)将PPVA接枝到棉织物上。利用热重分析、极限氧指数、垂直燃烧等试验对整理织物的阻燃性能进行了研究。结果表明:采用戊二醛10%,PPVA 400 g/L,40℃保温处理40 min,90℃预烘3 min,160℃焙烘3 min,整理后棉织物的阻燃性能明显提升,放热情况显著降低,750℃时残炭率从6.25%提高至45.30%,极限氧指数从17.5%最大可提高至60.1%,且无续燃和阴燃现象。

大学排名批判热的冷思考——对大学排名六大问题的审思

大学排名批判热主要聚焦于导向不可取、学校不可比、标准不一致、数据不可靠、指标不匹配和方法不科学六个方面。其中,标准不一致是大学排名多元化的体现,不应受到批判;导向不可取和学校不可比可以通过使用方法的改进消除使用不当造成的负面效应;数据不可靠、指标不匹配和方法不科学是大学排名的根本性问题,欧盟全球多维大学排名已在上述三方面做出重大改进突破。坚守自身大学发展理念,有策略地运用大学排名,并不断发现问题、提出建议、督促排名机构持续改进,是大学对大学排名的使用正道。

柔性锌-空气电池进展与展望

近年来,人们越来越关注柔性可穿戴电子设备。柔性锌-空气电池由于有较高的理论能量密度以及对像人体一样不均匀表面的适应能力,有望成为下一代电子产品的电源。在柔性锌-空气电池研究领域,人们已经取得了较好的研究进展,各种柔性锌-空气电池的制备方法已被报道。本文阐述了近年来柔性锌-空气电池的主要成就以及面临的困难,特别是关注凝胶电解质、金属阳极以及柔性空气阴极对柔性锌-空气电池电化学性能的影响,最后讨论了柔性锌-空气电池面临的主要挑战与发展前景。