新能源材料概论幻灯片.ppt

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1、新能源材料概论第1页，共63页，编辑于2022年，星期六目录目录能源现状能源现状新能源及其发展现状新能源及其发展现状第2页，共63页，编辑于2022年，星期六能源分类能源分类一次能源二次能源(经转换经转换或提炼或提炼）可再生能源非再生能源风能，水能，太阳能，地热，海洋能，生物能化石燃料（煤，石油，天然气）铀电能，氢能，汽油，柴油等第3页，共63页，编辑于2022年，星期六(1)人类社会对能源的需求不断增加。能源是与人类社会的生存与发展休戚相关的。人类社会的发展伴随着能源消耗的增加。能源应用现状表1世界一次能源消费的增长率第4页，共63页，编辑于2022年，星期六(2)能源结构发生变化。表2世界

2、一次商品能源构成第5页，共63页，编辑于2022年，星期六(3)能源应用形态有所改变。小型的可移动电源的需求量增长很快，这主要是信息技术发展的结果；特别是近年来笔记本电脑、手提电话等移动通信、摄像机、声像设备以及一些军用电子设备的发展，对电池的能量密度要求更高，并要求能够反复使用。因此促进了高容量二次电池的发展。第6页，共63页，编辑于2022年，星期六(4)矿物能源面临枯竭。（19921992世界能源大会）世界能源大会）石油/年天然气/年煤/年铀/年世界495726260中国236110230第7页，共63页，编辑于2022年，星期六(5)矿物燃烧造成环境污染。（SOSO2 2、COCO、C

3、OCO2 2、NONO）（植被、土壤；气候；健康）（植被、土壤；气候；健康）图2世界CO2排放量随时间的变化第8页，共63页，编辑于2022年，星期六(6)新能源的开发不断取得进展太阳能、生物能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源和二次能源中的氢能。新能源的开发一方面靠利用新的原理来发展新的能源系统，另一方面靠材料的开发与应用，使新系统得以实现，并提高效率，降低成本。第9页，共63页，编辑于2022年，星期六(7)新材料的几个作用：新材料把原来习用已久的能源变为新能源。如：半导体材料把太阳能有效地直接转变为电能；燃料电池能使氢与氧如：半导体材料把太阳能有效地直接转变为电能；燃料电池能使氢与氧反

4、应而直接产生电能，代替过去利用氢气燃料获得高温。反应而直接产生电能，代替过去利用氢气燃料获得高温。一些新材料可提高储能和能力转化效果如：镍电池、锂离子电池等都是靠电极材料的储能效果和能量转化功能如：镍电池、锂离子电池等都是靠电极材料的储能效果和能量转化功能而发展起来的新型二次电池。而发展起来的新型二次电池。第10页，共63页，编辑于2022年，星期六新材料决定着核反应堆的性能与安全性。材料的组成、结构、制作、加工工艺决定着投资与运行成本。如：太阳电池材料决定着光电转换效率；太阳电池材料决定着光电转换效率；燃料电池的电极材料决定着电池的质量和燃料电池的电极材料决定着电池的质量和寿命；寿命；材料的

5、制备工艺又决定着能源的成本。材料的制备工艺又决定着能源的成本。第11页，共63页，编辑于2022年，星期六(8)能源材料的概念及分类广义上，凡能源工业及能源利用技术所需的材料都可称为能源材料。新能源材料如增殖堆用核材料、太阳能电池材料节能材料如非晶态金属磁性，超导材料。储能材料如贮氢（吸氢）材料，高比能电池材料第12页，共63页，编辑于2022年，星期六 能源现状与发展问题能源现状与发展问题 各种能源的消费比例图各种能源的消费比例图各种能源的消费比例图各种能源的消费比例图第13页，共63页，编辑于2022年，星期六我国石油产品需求预测我国石油产品需求预测我国石油产品需求预测我国石油产品需求预测

6、 2010201020102010年，万吨年，万吨年，万吨年，万吨2020202020202020年，万吨年，万吨年，万吨年，万吨汽、煤、柴油汽、煤、柴油汽、煤、柴油汽、煤、柴油17750-1890017750-1890017750-1890017750-1890021700-2880021700-2880021700-2880021700-28800润滑油润滑油润滑油润滑油 520-560 520-560 520-560 520-560 560-770 560-770 560-770 560-770燃料油燃料油燃料油燃料油 2900 2900 2900 2900 2700 2700 2700

7、 2700化工用油化工用油化工用油化工用油 4700-5600 4700-5600 4700-5600 4700-5600 7200-8700 7200-8700 7200-8700 7200-8700其它其它其它其它 5400-5500 5400-5500 5400-5500 5400-5500 6600-6700 6600-6700 6600-6700 6600-6700石油产品合计石油产品合计石油产品合计石油产品合计31300-3350031300-3350031300-3350031300-3350038800-4770038800-4770038800-4770038800-4770

8、0国内石油需求国内石油需求国内石油需求国内石油需求3.3-3.53.3-3.53.3-3.53.3-3.5亿吨亿吨亿吨亿吨4.1-5.04.1-5.04.1-5.04.1-5.0亿吨亿吨亿吨亿吨其它：其它：其它：其它：LPGLPGLPGLPG、沥青、石油焦、溶剂油、硫磺等、沥青、石油焦、溶剂油、硫磺等、沥青、石油焦、溶剂油、硫磺等、沥青、石油焦、溶剂油、硫磺等2004200420042004年我国汽柴油消耗分别达年我国汽柴油消耗分别达年我国汽柴油消耗分别达年我国汽柴油消耗分别达4706470647064706万吨和万吨和万吨和万吨和10292102921029210292万吨万吨万吨万吨(合合

9、合合计计计计1.51.51.51.5亿亿亿亿吨吨吨吨)第14页，共63页，编辑于2022年，星期六无穷大无穷大无穷大无穷大约约约约4545年年年年约约约约1515约约约约6161年年年年约约约约3030约约约约230230年年年年约约约约8181约约约约7171年年年年约约约约5050我国各种能源探明储量（以储采比表示）与世界比较我国各种能源探明储量（以储采比表示）与世界比较我国各种能源探明储量（以储采比表示）与世界比较我国各种能源探明储量（以储采比表示）与世界比较 摘自摘自摘自摘自“光伏技术和产业发展战略国际研讨会：机遇与挑战光伏技术和产业发展战略国际研讨会：机遇与挑战光伏技术和产业发展战略

10、国际研讨会：机遇与挑战光伏技术和产业发展战略国际研讨会：机遇与挑战”论文集论文集论文集论文集 20042004年年年年4 4月月月月8 8日，日，日，日，北京北京北京北京 P8P80 0 0 050505050100100100100150150150150200200200200250250250250300300300300太阳能太阳能太阳能太阳能石油石油石油石油天然气天然气天然气天然气煤煤煤煤铀铀铀铀世界世界世界世界中国中国中国中国第15页，共63页，编辑于2022年，星期六二氧化碳是化石能源的最终排放形态二氧化碳是化石能源的最终排放形态二氧化碳是化石能源的最终排放形态二氧化碳是化石能源

11、的最终排放形态化石能源及其现状化石能源及其现状表表表表3 3 3 3 全球各国全球各国全球各国全球各国CO2CO2CO2CO2排放量比较排行排放量比较排行排放量比较排行排放量比较排行第16页，共63页，编辑于2022年，星期六汽车油耗占汽柴油诮费的比例汽车油耗占汽柴油诮费的比例(2002)(2002)耗耗 油油 量量，万吨万吨占占消消费费量量，%汽油车汽油车2825282575.575.5柴油车柴油车1888188824.224.2交通运输用油约占石油消耗的交通运输用油约占石油消耗的40%第17页，共63页，编辑于2022年，星期六2020年原油需求控制在原油需求控制在4.5亿吨，至少进口亿吨

12、，至少进口2.5亿吨，对外依存度亿吨，对外依存度65%汽车保有量应控制在汽车保有量应控制在1亿辆亿辆(现有现有2400万辆万辆)20042004年，产量年，产量500500万辆，到万辆，到20102010年预计汽车年预计汽车年产量达到年产量达到800800到到10001000万辆万辆 第18页，共63页，编辑于2022年，星期六在北京、上海等大城市，在北京、上海等大城市，空气污染的空气污染的60%60%来自汽车来自汽车排放排放二氧化碳的全球排放量二氧化碳的全球排放量中，中国居中，中国居第二第二 第19页，共63页，编辑于2022年，星期六20102010550ppm550ppm 从从从从 左左

13、左左 图图图图 大大大大 气气气气COCO2 2浓浓浓浓度度度度随随随随年年年年代代代代的的的的变变变变化化化化及及及及其其其其在在在在全全全全球球球球的的的的分分分分布布布布图图图图可可可可以以以以看看看看出：出：出：出：很很很很 明明明明 显显显显，近近近近2020年年年年来来来来，COCO2 2的的的的浓浓浓浓度度度度上上上上升升升升迅迅迅迅速速速速非非非非常常常常迅迅迅迅速速速速，20102010年年年年 将将将将 接接接接 近近近近550ppm550ppm。而而而而 且且且且，主主主主 要要要要分分分分布布布布在在在在美美美美国国国国和和和和中中中中国国国国所所所所在在在在的的的的北

14、北北北半半半半球球球球高高高高纬纬纬纬度度度度60-8060-80度处度处度处度处。第20页，共63页，编辑于2022年，星期六COCO2 2大量排放带来的最直接危害就是产生温室效应！大量排放带来的最直接危害就是产生温室效应！大量排放带来的最直接危害就是产生温室效应！大量排放带来的最直接危害就是产生温室效应！第21页，共63页，编辑于2022年，星期六“温室效应温室效应温室效应温室效应”使地球变暖带来的严重后果使地球变暖带来的严重后果使地球变暖带来的严重后果使地球变暖带来的严重后果A A、根据、根据、根据、根据IPCCIPCC的预测，的预测，的预测，的预测，20502050年地球的平均气温将增

15、加年地球的平均气温将增加年地球的平均气温将增加年地球的平均气温将增加2.512.51B B、专专专专家家家家认认认认为为为为：近近近近100100年年年年来来来来，全全全全球球球球年年年年平平平平均均均均气气气气温温温温上上上上升升升升了了了了0.60.6。预预预预计计计计到到到到21002100年年年年，全全全全球年平均气温将比球年平均气温将比球年平均气温将比球年平均气温将比19901990年上升年上升年上升年上升1.51.53.53.5C C、美美美美国国国国皮皮皮皮尤尤尤尤全全全全球球球球气气气气候候候候变变变变化化化化研研研研究究究究中中中中心心心心发发发发表表表表的的的的一一一一份份

16、份份报报报报告告告告估估估估计计计计，到到到到21002100年年年年全全全全球球球球气温将升高气温将升高气温将升高气温将升高1.3-4.61.3-4.6摄氏度，并导致海平面升高摄氏度，并导致海平面升高摄氏度，并导致海平面升高摄氏度，并导致海平面升高17-9917-99厘米。厘米。厘米。厘米。D D、全全全全球球球球森森森森林林林林面面面面积积积积迅迅迅迅速速速速下下下下降降降降，现现现现有有有有森森森森林林林林已已已已无无无无法法法法吸吸吸吸收收收收各各各各国国国国所所所所排排排排放放放放的的的的二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳，已已已已使使使使大大大大气气气气层层层层中中中中二二二二氧氧氧

17、氧化化化化碳碳碳碳含含含含量量量量迅迅迅迅速速速速增增增增加加加加，整整整整个个个个气气气气候候候候状状状状况况况况已已已已经经经经进进进进入入入入恶恶恶恶性性性性循循循循环环环环状态。状态。状态。状态。E E、气气气气候候候候变变变变暖暖暖暖有有有有可可可可能能能能导导导导致致致致极极极极地地地地冰冰冰冰帽帽帽帽迅迅迅迅速速速速融融融融化化化化，进进进进而而而而使使使使海海海海平平平平面面面面上上上上升升升升，引引引引发发发发大大大大规规规规模模模模洪洪洪洪水水水水。在在在在地地地地球球球球历历历历史史史史上上上上发发发发生生生生于于于于1515万万万万年年年年前前前前的的的的冰冰冰冰川川川

18、川期期期期则则则则只只只只是是是是因因因因为为为为在在在在2 2万万万万年年年年内内内内地地地地球球球球气气气气温温温温升升升升高高高高55所造成的。所造成的。所造成的。所造成的。温室效应还会造成极端降水（暴雨、暴雪）、飓风、山崩及泥石温室效应还会造成极端降水（暴雨、暴雪）、飓风、山崩及泥石温室效应还会造成极端降水（暴雨、暴雪）、飓风、山崩及泥石温室效应还会造成极端降水（暴雨、暴雪）、飓风、山崩及泥石 流等流等流等流等“非常事件非常事件非常事件非常事件”将频繁出现。专家们注意到，在过去几年里，衡将频繁出现。专家们注意到，在过去几年里，衡将频繁出现。专家们注意到，在过去几年里，衡将频繁出现。专家

19、们注意到，在过去几年里，衡量气候变化的量气候变化的量气候变化的量气候变化的“非常事件指数非常事件指数非常事件指数非常事件指数”（ExtrenmeEventlndexExtrenmeEventlndex）不断攀）不断攀）不断攀）不断攀高，由于气候变化而引起的自然灾害随时可能出现。高，由于气候变化而引起的自然灾害随时可能出现。高，由于气候变化而引起的自然灾害随时可能出现。高，由于气候变化而引起的自然灾害随时可能出现。G.G.温室效应造成厄尔尼诺现象频繁发生，气候异常、危害严重温室效应造成厄尔尼诺现象频繁发生，气候异常、危害严重温室效应造成厄尔尼诺现象频繁发生，气候异常、危害严重温室效应造成厄尔尼诺

20、现象频繁发生，气候异常、危害严重第22页，共63页，编辑于2022年，星期六化石能源及其现状化石能源及其现状 应对气候变化的国际行动应对气候变化的国际行动应对气候变化的国际行动应对气候变化的国际行动 为应对全球气候变化，国际社会制定了为应对全球气候变化，国际社会制定了为应对全球气候变化，国际社会制定了为应对全球气候变化，国际社会制定了联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约和和和和京都议定书京都议定书京都议定书京都议定书。许多国家和非政府组织相应建立了碳基金，并。许多国家和非政府组织相应建立了碳基金，并。许多国家和非政府组织相应建立了碳基金，并。

21、许多国家和非政府组织相应建立了碳基金，并以此为平台开展减排和碳汇项目。以实际行动参与应对气候变化以此为平台开展减排和碳汇项目。以实际行动参与应对气候变化以此为平台开展减排和碳汇项目。以实际行动参与应对气候变化以此为平台开展减排和碳汇项目。以实际行动参与应对气候变化 联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约第23页，共63页，编辑于2022年，星期六新能源及其发展现状新能源及其发展现状第24页，共63页，编辑于2022年，星期六美国和欧洲各国在美国和欧洲各国在1974-1975年和年和1979-1982年爆发了两次特能源危年爆发了两次特能源危机机

22、不依赖石油的电动汽车自然再次成不依赖石油的电动汽车自然再次成为研究的热点为研究的热点第25页，共63页，编辑于2022年，星期六第26页，共63页，编辑于2022年，星期六第27页，共63页，编辑于2022年，星期六锂离子电池的特点v高比能量高比能量 (180-200Wh/Kg)(180-200Wh/Kg)v长循环寿命长循环寿命 (500-(500-10001000次次)v高电压高电压 (3.6V3.6V)v低自放电低自放电(6-8%/6-8%/月月)v无记忆效应无记忆效应v绿色能源绿色能源第28页，共63页，编辑于2022年，星期六l不断涌现的电子新产品需要不断涌现的电子新产品需要性能更优性

23、能更优的的电源电源l如如：Apple公公司司出出品品iPodphoto播播放放音音乐乐最最长长达达15小小时时；播播放放有音乐的幻灯片最长达有音乐的幻灯片最长达5小时小时APPLE的的iBook需用容量为需用容量为:3300mAh，10.8V的锂离子电池的锂离子电池l市市场场期期待待己己久久的的电电动动车车需需要要功功率率更更大大的的电电池池，因因而而出出现现了了第第二代的锂离子电池二代的锂离子电池第29页，共63页，编辑于2022年，星期六l第二代锂离子电池的特征：大容量、高电压、长寿命、低价格大容量、高电压、长寿命、低价格l第二代锂离子电池的R&D;以美囯能源部车用技术办公室支持的“先进运

24、输用电池”项目（BATT）代表第30页，共63页，编辑于2022年，星期六一、第二代锂离子电池一、第二代锂离子电池 寿命达寿命达1010年年；1010年内容量衰退年内容量衰退20%170wh/kg170wh/kg；比功率比功率 300w/kg300w/kg；成本成本 150$/kwh20k/150$/kwh20k/年年(即每年每即每年每20k20k单元的价格单元的价格$150)200A200A；充放电速度快充放电速度快 循环寿命长循环寿命长 维护简单维护简单电池电池+超级电容器：可提供高的电能量和超级电容器：可提供高的电能量和电功率，满足电动汽车启动、加速、爬坡、电功率，满足电动汽车启动、加速

25、、爬坡、制动之大功率需求制动之大功率需求第39页，共63页，编辑于2022年，星期六超级电容器产品的性能超级电容器产品的性能与主要应用领域与主要应用领域电动车用电动车用小型储能小型储能第40页，共63页，编辑于2022年，星期六动力型超级电容器动力型超级电容器动力型超级电容器动力型超级电容器 牵引型超级电容器牵引型超级电容器牵引型超级电容器牵引型超级电容器 第41页，共63页，编辑于2022年，星期六根据电极材料命名有：根据电极材料命名有：碳电极电化学电容器：碳电极电化学电容器：电极材料：活性碳，碳基聚合物，碳纳米材料；电极材料：活性碳，碳基聚合物，碳纳米材料；电解质：电解质：H H2 2SO

26、SO4 4水溶液水溶液 或或 有机电解质有机电解质 或或 含有四烃基氨盐的固体电解质（其比含有四烃基氨盐的固体电解质（其比 表面积达表面积达1000m1000m2 2/g/g）双电层间距离：双电层间距离：2 23A3A；贮存容量：贮存容量：200200500F/g500F/g；产品电容器的比功率密度；产品电容器的比功率密度；4000 W/kg4000 W/kg第42页，共63页，编辑于2022年，星期六 C C C C电极表面双电层形成示意图电极表面双电层形成示意图电极表面双电层形成示意图电极表面双电层形成示意图碳电极材料主要通过碳电极材料主要通过碳电极材料主要通过碳电极材料主要通过吸附吸附吸

27、附吸附电解液中的离子在电极表面形成电解液中的离子在电极表面形成电解液中的离子在电极表面形成电解液中的离子在电极表面形成双电层双电层双电层双电层来完成储能过程来完成储能过程来完成储能过程来完成储能过程第43页，共63页，编辑于2022年，星期六二、二、超级电容器超级电容器超级电容器超级电容器2.2.2.2.贵金属氧化物电极电化学器贵金属氧化物电极电化学器贵金属氧化物电极电化学器贵金属氧化物电极电化学器电极材料：电极材料：RuORuO2 2 ，IrOIrO2 2等等优点：由于优点：由于RuORuO2 2电极的导电率比碳大电极的导电率比碳大2 2个数量级，个数量级，在电解质在电解质H H2 2SOS

28、O4 4中稳定，电容器有更高的比能量，中稳定，电容器有更高的比能量，发展前景更好发展前景更好第44页，共63页，编辑于2022年，星期六导电聚合物电极电化学电容器：导电聚合物电极电化学电容器：导电聚合物电极电化学电容器：导电聚合物电极电化学电容器：电极材料：可进行电极材料：可进行电极材料：可进行电极材料：可进行n n n n型掺杂的导电聚合物，如聚乙炔、聚吡型掺杂的导电聚合物，如聚乙炔、聚吡型掺杂的导电聚合物，如聚乙炔、聚吡型掺杂的导电聚合物，如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等。咯、聚苯胺、聚噻吩等。咯、聚苯胺、聚噻吩等。咯、聚苯胺、聚噻吩等。优点：它比贵金属电化学电容器性能更优良优点：它比贵

29、金属电化学电容器性能更优良优点：它比贵金属电化学电容器性能更优良优点：它比贵金属电化学电容器性能更优良 研制全固体电化学电容器是今后研制全固体电化学电容器是今后研制全固体电化学电容器是今后研制全固体电化学电容器是今后R+DR+DR+DR+D的重要课题的重要课题的重要课题的重要课题第45页，共63页，编辑于2022年，星期六 成品电容器成品电容器成品电容器成品电容器近期目标近期目标远期目标远期目标能量密度能量密度5Wh/kg5Wh/kg15Wh/kg15Wh/kg功率密度功率密度500w/kg500w/kg1500w/kg1500w/kg能量能量(Wh)(Wh)500 500 750 750重量

30、重量(kg)(kg)100100 5050美国能源部美国能源部美国能源部美国能源部提出的近期和长远发展目标提出的近期和长远发展目标提出的近期和长远发展目标提出的近期和长远发展目标 第46页，共63页，编辑于2022年，星期六 超级电容器研究的几个方向超级电容器研究的几个方向超级电容器研究的几个方向超级电容器研究的几个方向进一步提高超级电容器的进一步提高超级电容器的进一步提高超级电容器的进一步提高超级电容器的能量密度能量密度能量密度能量密度和和和和功率密度功率密度功率密度功率密度降低降低降低降低成本成本成本成本,特别是降低电极材料的成本特别是降低电极材料的成本特别是降低电极材料的成本特别是降低电

31、极材料的成本 提高电容器的提高电容器的提高电容器的提高电容器的可靠性可靠性可靠性可靠性，延长，延长，延长，延长循环寿命循环寿命循环寿命循环寿命 第47页，共63页，编辑于2022年，星期六 太阳能：太阳能：l最清洁、最强大的能源，取之不尽，用之不竭；最清洁、最强大的能源，取之不尽，用之不竭；l地面上，晴天，每平方米植物表面可接受地面上，晴天，每平方米植物表面可接受1000W1000W能量能量第48页，共63页，编辑于2022年，星期六l20002000年以来美国推出了年以来美国推出了“国家光伏计划国家光伏计划”,日本的日本的“阳光计划阳光计划”,欧洲的欧洲的“尤里卡高科技计划尤里卡高科技计划”

32、;l日韩欧合作建设全球规模最大的太阳能发电站日韩欧合作建设全球规模最大的太阳能发电站;l欧洲五家欧洲五家PVPV制造公司对日本五家公司展开激烈竞争制造公司对日本五家公司展开激烈竞争 促进了促进了PV PV 的的 R&D R&D、生产、应用迅猛发展、生产、应用迅猛发展;l太阳光能利用是近年来发展最快、最具活力的领域太阳光能利用是近年来发展最快、最具活力的领域第49页，共63页，编辑于2022年，星期六太阳能公寓太阳能公寓太阳能公寓太阳能公寓第50页，共63页，编辑于2022年，星期六太阳能的利用l太阳能的应用研究,美国、日本和德国等欧洲国家开展的比较早,目前在光热转换、光电技术方面的研究较为成熟

33、l太阳能科技发展的两大趋势:一是光与电结合,二是太阳能与建筑的结合。太阳能应用途径有光热转换、光电转换和光化学转换三种方式第51页，共63页，编辑于2022年，星期六三、三、第三代高效第三代高效太阳能电池、光电容器太阳能电池、光电容器太阳能电池、光电容器太阳能电池、光电容器大面积太阳能电池板大面积太阳能电池板大面积太阳能电池板大面积太阳能电池板(发电站用发电站用发电站用发电站用)第52页，共63页，编辑于2022年，星期六美国美国美国美国“太阳神太阳神太阳神太阳神”号无人驾驶飞机，使用接触式太阳能电池，效率号无人驾驶飞机，使用接触式太阳能电池，效率号无人驾驶飞机，使用接触式太阳能电池，效率号无

34、人驾驶飞机，使用接触式太阳能电池，效率达到达到达到达到 23%23%23%23%第53页，共63页，编辑于2022年，星期六美国宇航局探测器用美国宇航局探测器用美国宇航局探测器用美国宇航局探测器用PVPVPVPV装置装置装置装置第54页，共63页，编辑于2022年，星期六 第一代第一代第一代第一代 太阳能电池采用太阳能电池采用太阳能电池采用太阳能电池采用单晶硅单晶硅单晶硅单晶硅技术制备，转换效率技术制备，转换效率技术制备，转换效率技术制备，转换效率 1523%1523%，性能稳定、价格贵性能稳定、价格贵性能稳定、价格贵性能稳定、价格贵 第二代第二代第二代第二代 太阳能电池采用太阳能电池采用太阳

35、能电池采用太阳能电池采用多晶硅薄膜多晶硅薄膜多晶硅薄膜多晶硅薄膜技术制备，转换效率技术制备，转换效率技术制备，转换效率技术制备，转换效率1019%1019%，材料省，成本较低材料省，成本较低材料省，成本较低材料省，成本较低 第三代第三代第三代第三代 太阳能电池太阳能电池太阳能电池太阳能电池,以两类太阳能电池为典型：以两类太阳能电池为典型：以两类太阳能电池为典型：以两类太阳能电池为典型：1 1、以先进薄膜技术为基础制备的、以先进薄膜技术为基础制备的非晶硅薄膜叠层非晶硅薄膜叠层太阳能电池，转换效率高，太阳能电池，转换效率高，最高最高35%35%，可大面积沉积，成本低，重量轻；，可大面积沉积，成本低

36、，重量轻；2 2、有机半导体有机半导体太阳能电池，转换效率不高约太阳能电池，转换效率不高约2 25%5%，但价格低，可以用喷涂和印，但价格低，可以用喷涂和印刷方式大规模生产刷方式大规模生产第55页，共63页，编辑于2022年，星期六有机半导体材料有机半导体材料有机半导体材料有机半导体材料 常用的主要是常用的主要是常用的主要是常用的主要是小分子材料小分子材料小分子材料小分子材料和和和和高分子聚合物高分子聚合物高分子聚合物高分子聚合物材料材料材料材料 宽的宽的宽的宽的吸收系数吸收系数吸收系数吸收系数和较大的和较大的和较大的和较大的光激发系数光激发系数光激发系数光激发系数 电子电子电子电子-空穴对的

37、空穴对的空穴对的空穴对的扩散长度扩散长度扩散长度扩散长度和光吸收薄膜的厚度相当和光吸收薄膜的厚度相当和光吸收薄膜的厚度相当和光吸收薄膜的厚度相当 光激发电子光激发电子光激发电子光激发电子-空穴对能广空穴对能广空穴对能广空穴对能广有效分离有效分离有效分离有效分离 较好的较好的较好的较好的电子电子电子电子-空穴迁移能力空穴迁移能力空穴迁移能力空穴迁移能力，在电极上能有效的，在电极上能有效的，在电极上能有效的，在电极上能有效的收集收集收集收集 主要特点：主要特点：主要特点：主要特点：第56页，共63页，编辑于2022年，星期六液流储能系统的应用领域液流储能系统的应用领域风能风能风能风能 太阳能太阳能

38、太阳能太阳能稳定供电稳定供电稳定供电稳定供电火电火电火电火电 核电核电核电核电电网调峰电网调峰电网调峰电网调峰 应急、替代电源应急、替代电源应急、替代电源应急、替代电源 液流储能装置液流储能装置第57页，共63页，编辑于2022年，星期六 钒液流电池的特性钒液流电池的特性反应原理示意图反应原理示意图第58页，共63页，编辑于2022年，星期六 钒液流电池应用领域钒液流电池应用领域全钒液流电池应用领域示意图全钒液流电池应用领域示意图电源调峰电源调峰电源调峰电源调峰不间断电源不间断电源不间断电源不间断电源应急电源系统应急电源系统应急电源系统应急电源系统边缘地区储能系统边缘地区储能系统边缘地区储能系

39、统边缘地区储能系统 大规摸的光电大规摸的光电大规摸的光电大规摸的光电转换系统转换系统转换系统转换系统风能发电系统风能发电系统风能发电系统风能发电系统第59页，共63页，编辑于2022年，星期六 钒液流电池应用领域钒液流电池应用领域钒液流电池的应用对我们国家钒液流电池的应用对我们国家钒液流电池的应用对我们国家钒液流电池的应用对我们国家边缘地区边缘地区边缘地区边缘地区的电力扶贫以及基本建设的电力扶贫以及基本建设的电力扶贫以及基本建设的电力扶贫以及基本建设有着举足轻重的意义：有着举足轻重的意义：有着举足轻重的意义：有着举足轻重的意义：位于位于位于位于内蒙古、新疆、西内蒙古、新疆、西内蒙古、新疆、西内

40、蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃藏、青海、甘肃藏、青海、甘肃藏、青海、甘肃等中西部等中西部等中西部等中西部地区的散居农牧民由于远地区的散居农牧民由于远地区的散居农牧民由于远地区的散居农牧民由于远离电网和居住分散，难以离电网和居住分散，难以离电网和居住分散，难以离电网和居住分散，难以通过延伸电网供电。通过延伸电网供电。通过延伸电网供电。通过延伸电网供电。浙江、山东、福浙江、山东、福浙江、山东、福浙江、山东、福建、江苏、广东、建、江苏、广东、建、江苏、广东、建、江苏、广东、海南海南海南海南等等等等省的沿海省的沿海省的沿海省的沿海岛屿岛屿岛屿岛屿 据粗略统计，这些地区共有约据粗略统计，这些地区共有约据粗

41、略统计，这些地区共有约据粗略统计，这些地区共有约一亿人口一亿人口一亿人口一亿人口尚未解决可靠供电问题尚未解决可靠供电问题尚未解决可靠供电问题尚未解决可靠供电问题 第60页，共63页，编辑于2022年，星期六充充充充/放电可通过放电可通过放电可通过放电可通过 简单增加电解液简单增加电解液简单增加电解液简单增加电解液体积体积体积体积来实现来实现来实现来实现钒液流电池具有的特征钒液流电池具有的特征 第61页，共63页，编辑于2022年，星期六钒液流电池具有的特征钒液流电池具有的特征 电池的反应不存在固相反电池的反应不存在固相反电池的反应不存在固相反电池的反应不存在固相反应，容易保证电堆的一致应，容易保证电堆的一致应，容易保证电堆的一致应，容易保证电堆的一致性和均匀性性和均匀性性和均匀性性和均匀性电池的电解液均置于相同的储液罐中，两个电池的电解液均置于相同的储液罐中，两个电池的电解液均置于相同的储液罐中，两个电池的电解液均置于相同的储液罐中，两个电池的放电状态是相同的电池的放电状态是相同的电池的放电状态是相同的电池的放电状态是相同的 其工作温度为其工作温度为其工作温度为其工作温度为室温条件，系室温条件，系室温条件，系室温条件，系统安全稳定统安全稳定统安全稳定统安全稳定第62页，共63页，编辑于2022年，星期六谢谢 谢！谢！第63页，共63页，编辑于2022年，星期六