RSS Энергия природы Заметка

RSS Энергия природы

Nature Energy - это онлайновый журнал, интересующийся всеми аспектами энергетики, от ее производства и хранения до распределения и управления, потребностями и запросами различных участников процесса, а также влиянием энергетических технологий и политики на различные общества. Журнал проявляет особый интерес к исследованиям, которые углубляют наши знания и служат основой для разработки технологий и решений следующего поколения. Nature Energy публикует исследования в области естественных, поведенческих и социальных наук.

Трэд заметок

База данных PAINT для действующих концентрирующих солнечных электростанций, соответствующая принципам FAIR.

Ограниченная доступность операционных данных замедляет развитие концентрирующих солнечных электростанций. Для решения этой проблемы Фиппс и др. разработали PAINT — открытую базу данных, соответствующую принципам FAIR, которая собирает многолетние данные с установки в Юлихе, Германия.

Промышленная избыточная мощность может обеспечить сезонную гибкость в потреблении электроэнергии

Lyu et al. показывают, что промышленная избыточная мощность, долгое время рассматриваемая как бремя, может быть перепрофилирована. Используя сектор алюминия Китая в качестве примера, они демонстрируют, что избыточная мощность и хранение материалов могут обеспечить сезонную гибкость для снижения энергетических затрат.

Наблюдая, как катализ проходит прогулку

Электрокаталитические поверхности являются динамичными, но немногие методы коррелируют ток в масштабе нанометров с структурой на больших площадях. Интерферометрическая электро-оптическая микроскопия теперь изображает электрохимические токи с разрешением 50 нм и 10 мс, раскрывая, что эволюция водорода на MoS2 инициируется и распространяется вдоль определенных кристаллографических направлений.

Понимание взаимосвязанного транспорта ионов и воды в электролизерах CO2 с нулевым зазором на анионообменной мембране

Достижение долгосрочной стабильности в низкотемпературных электролизерах CO2 с анионообменными мембранами в нулевом зазоре затруднено осаждением солей и затоплением, которые ограничивают транспорт CO2. В этой статье авторы исследуют взаимосвязь между процессами переноса ионов и воды, подчеркивая необходимость стратегий для одновременного управления обоими процессами с целью продления времени работы ячеек.

Согласование глобальной климатической политики судоходства с учетом жизненного цикла

Рамочная программа IMO по достижению нулевых выбросов способствует внедрению морского топлива с низким воздействием на климат посредством сочетания механизма ценообразования и стандарта на топливо; однако выбор топлива зависит от конкуренции за чистую энергию между секторами. Политика должна учитывать жизненный цикл, чтобы избежать перенесения воздействия на цепочку поставок топлива, и учитывать более широкие экологические последствия, включая землепользование и истощение минеральных ресурсов.

Выбор морского топлива и связанные с ним экологические последствия на протяжении жизненного цикла в рамках глобальной политики судоходства

Судоходство — это сектор, который трудно декарбонизировать, он конкурирует за энергию и требует эффективной политики для сокращения выбросов. Это исследование показывает, что сочетание стандартов на топливо и сборов ускоряет внедрение низкоуглеродного топлива, такого как аммиак, но может увеличить другие экологические последствия.

Преобразование пластиковых отходов в циклоалканы для авиационного топлива при атмосферном давлении методом тандемного гидропиролиза и парофазной гидрогенизации

Преобразование пластиковых отходов в авиационное топливо может поддержать декарбонизацию авиации, но текущие подходы ограничены требованиями высокого давления и низкой эффективностью. Здесь авторы представляют тандемную стратегию гидропиролиза и парофазной гидрогенизации, в которой используется катализатор Ru/Co-Al оксид, достигающий многообещающих скоростей и выходов при низких давлениях.

Стабильные перовскитные чернила на основе олова и свинца для эффективных тандемов на основе перовскитов

Низкощелевые перовскиты олова-свинца могут повысить эффективность солнечных элементов, но быстро деградируют из-за окисления олова. Здесь авторы добавляют добавки, поглощающие протоны, которые стабилизируют чернила более чем на 300 дней, обеспечивая эффективность отдельных элементов 24,06% и сертифицированную тандемную эффективность 29,56%.

Тонкая и прочная полимерная электролитная мембрана с динамическим поперечным связыванием ионов металла

Динамическое сшивание полибензимидазола ионами меди дает тонкую, но механически прочную полимерную электролитную мембрану. Топливные элементы, включающие эту мембрану, достигают высокой пиковой плотности мощности и демонстрируют хорошую стабильность при повышенных температурах.

Отжиг в жидкой среде с добавками для снятия напряжений в перовскитных солнечных элементах для повышения стабильности

Процесс отжига вносит напряжение в перовскит и подрывает стабильность солнечных элементов. Сяофэн Гао и соавторы решают эту проблему, используя плавкую добавку, 1,4-бутансультам, для снятия напряжения и повышения эксплуатационной стабильности.

Восстановление, основанное на CO2

Загрязнение катионами долгое время препятствовало применению высокоактивных катализаторов на основе платиновых сплавов в коммерческих топливных элементах с протонно-обменной мембраной. Теперь протокол восстановления с использованием CO2 позволяет удалять загрязнения из работающей ячейки, что потенциально меняет практические перспективы для катализаторов на основе платиновых сплавов.

Устойчивая электроэнергетическая инфраструктура и энергетические переходы в островных государствах

Nature Energy беседует с Полем Берто, главой исследовательского отдела автономных систем в Институте Райнера-Лемойна, о проблемах и подходах к повышению устойчивости островных государств в отношении электроэнергии и доступа к энергии при переходе от ископаемого топлива.

Обеспечение поставок аккумуляторов для электромобилей в США требует действий внутри страны и международных закупок.

Расширение отечественного производства и реализация стратегий со стороны спроса могут существенно сократить нехватку материалов для аккумуляторов электромобилей в США, но этих усилий все равно недостаточно для удовлетворения прогнозируемого спроса к 2035 году. Чтобы обеспечить поставки аккумуляторов в США, страна должна поддерживать инвестиции на всех этапах отечественной цепочки поставок, сокращать и переносить спрос на материалы для аккумуляторов, а также продолжать обеспечивать международные поставки.

Сублимация в замкнутом пространстве как универсальный процесс осаждения для эффективных тандемных солнечных элементов на основе перовскита и кремния

Исследования перовскитных солнечных элементов показывают, что масштабирование производства потребует более быстрых и надежных методов изготовления пленок. Данная работа представляет простой высокоскоростной процесс, который формирует высококачественные широкозонные пленки для эффективных однопереходных и тандемных устройств.

Анион-восстановительные каталитические центры регулируют структуру сольватации на границе раздела для быстрой зарядки Si анодов

Структуры сольватации на границе раздела имеют ключевое значение для стабильной быстрой зарядки в Si-анодах. Цяо и коллеги показывают, что катализ восстановления анионов, вызванный вакансиями серы, регулирует эти структуры, образуя богатую LiF твердоэлектролитную границу раздела, обеспечивая сверхбыструю зарядку и длительный срок службы.

Оценка стратегий для устранения разрывов между спросом и предложением материалов в цепочке поставок аккумуляторов для электромобилей в США

Пока США работают над обеспечением поставок материалов для аккумуляторов электромобилей, Лу и соавторы показывают, что это потребует инвестиций по всей внутренней цепочке поставок, стратегий со стороны спроса и продолжения международных закупок.

Поворот в сторону от водорода

Спины электронов часто не учитываются в электрокатализе, но они могут играть ключевую роль в определении путей реакции. Новое исследование предполагает, что хиральная (скрученная) медь может генерировать спин-поляризованные носители заряда во время электровосстановления CO2 и подавлять нежелательное выделение водорода.

Повышение стабильности монолитных тандемов перовскит/кремний к воздействию обратного напряжения с использованием градированных диэлектрических слоев

Перовскитные/кремниевые тандемные солнечные элементы деградируют при обратном смещении. Ван и соавторы представляют градированные диэлектрические слои, которые сглаживают электрическое поле и уменьшают туннелирование и межфазные реакции, улучшая устойчивость к обратному смещению.

Донорный полимер, разработанный по каскадному переносу дырок, для незащищенных перовскитных солнечных элементов с улучшенной влагостойкостью

Устойчивость к влаге является проблемой для перовскитных солнечных элементов. Мин-Хо Ли и др. разработали электронодонорный полимер с глубокой высшей занятой молекулярной орбиталью, который повышает устойчивость устройств к влаге.

Сбалансированный подход к кислородным электродам

Хотя обратимые твердооксидные элементы показывают перспективность для преобразования чистой энергии, их производительность и стабильность по-прежнему ограничены кислородными электродами. Новая работа демонстрирует конструкцию, которая ускоряет обмен кислорода, ориентируясь на сбалансированный перенос ионов оксида и электронов.

Предсказатели информированной поддержки энергетической политики в Европе

Новые исследования показывают, что по всей Европе восприятие людьми социального и экологического воздействия, а также распределительной справедливости энергетической политики, вместе с эмоциями, испытываемыми по отношению к этой политике, тесно связаны с поддержкой политики.

Воспринимаемые социальные и экологические последствия, справедливость и эмоции предсказывают поддержку политики в Европе

Поддержка энергетической политики зависит от общественного восприятия воздействия этой политики на общество и окружающую среду, от того, насколько справедливы эти воздействия, и от эмоций, связанных с политикой. Эти аспекты следует считать приоритетными при разработке и донесении информации о новых политиках.

Гармонизированная инженерия координации натрия для высокоэнергетических фосфатных катодов

Катоды на основе полианионов с железом перспективны для натрий-ионных батарей, но ограничены неактивными участками Na и необратимой потерей Na. Здесь авторы используют целевое замещение V3+ для настройки координационного окружения Na+, активации инертных участков и стабилизации высоковольтного окислительно-восстановительного процесса для высокопроизводительных натрий-ионных батарей.

Разблокировка скрытого натрия

Катоды на основе полианионов с железом перспективны для крупномасштабных натрий-ионных батарей, но ограничены неполным использованием натрия. Теперь исследования показывают, что настройка локальной координации Na посредством замещения V в катоде на основе фосфата позволяет участвовать дополнительным сайтам Na, обеспечивая почти полное использование Na, повышая плотность энергии и стабильность цикла.

Хиральностью-индуцированная спиновая селективность как механизм управления селективностью продукта при электрохимическом восстановлении CO2

Электрокаталитическое восстановление CO2 часто затрудняется конкурирующей реакцией выделения водорода, снижающей селективность по отношению к целевым продуктам. Здесь авторы показывают, что спиральные хиральные медные электроды могут подавлять выделение водорода, генерируя спин-поляризованные носители посредством эффекта хирально-индуцированной спиновой селективности.

Предварительная сборка самоорганизующегося монослоя с молекулярным шаблоном для перовскитных солнечных элементов и модулей с улучшенной стабильностью при обратном смещении

Перовскитные солнечные модули страдают от нестабильности при обратном смещении. Чтобы решить эту проблему, Ван и соавт. предлагают сборку самоорганизующихся монослоев посредством водородных связей с поликарбазольным шаблоном.

Кислородостойкое электрохимическое разделение CO2 с использованием N-гетероциклических иминов со сверхстехиометрическим выделением на электрон

Электрохимически опосредованный захват CO2 обычно использует сорбенты, которые должны быть восстановлены перед связыванием CO2, процесс, часто затрудняемый конкурирующими реакциями восстановления кислорода. Здесь авторы разрабатывают N-гетероциклические имины, которые захватывают CO2 в нейтральном состоянии и высвобождают его с почти теоретической фарадеевской эффективностью при электроокислении, избегая конкурирующей реакции

Композитные воздушные электроды на основе BaCe0.7Zr0.1Y00.1Yb0.1O3−δ для обратимых твердооксидных топливных элементов

Обратимые твердооксидные топливные элементы могут быть ограничены кинетикой реакций, происходящих на кислородном электроде. Здесь авторы показывают, что композитирование катализатора Gd0.3Ca2.7Co3.82Cu0.18O9−δ со сбалансированным кислородно-ионным и дырочным проводящим материалом на основе BaCe1−xZrxO3 приводит к повышению производительности.

Интегрированное планирование систем с нулевым уровнем выбросов для всех

Новое исследование представляет глобальную модель энергосистемы высокого разрешения, чтобы показать, что достижение сектора электроэнергетики с нулевым уровнем выбросов при обеспечении справедливого доступа к достойным условиям жизни является как технически осуществимым, так и экономически жизнеспособным к середине века

Продвижение технологии пассивирующих контактов с туннельным оксидом

Поскольку кремниевые солнечные элементы приближаются к своему теоретическому пределу эффективности, дальнейшее повышение производительности становится все труднее. Два исследования сейчас демонстрируют достижения в основной технологии пассивирующего контакта с туннельным оксидом: одно улучшает борный эмиттер и поликремний в стандартной конструкции, в то время как другое предлагает альтернативную архитектуру ячейки, которая преодолевает ограничения основного подхода.

Тонкие мембраны с поперечными связями ионов Cu для высокотемпературных полимер-электролитных топливных элементов

Топливные элементы с полимерной электролитной мембраной, работающие при высоких температурах, обычно используют относительно толстые мембраны для противодействия деградации, вызванной H3PO4, что ограничивает производительность. Здесь авторы представляют стратегию динамического сшивания металлическими ионами для создания тонких, прочных мембран, достигая многообещающей плотности мощности и долговечности.

Аналитическая модель для описания скорости саморазряда в твердотельных батареях

Внутренний саморазряд может сократить срок хранения твердотельных аккумуляторов. Сейчас физико-химический анализ потери заряда показывает, что внутренний саморазряд с течением времени определяется не только электронной проводимостью твердотельного сепаратора, но и его электрохимической стабильностью. Эта модель может помочь в разработке сепараторов и ячеек.

Визуализация динамических электрокаталитических процессов на нанодеформированном MoS2 с использованием интерферометрической электрооптической микроскопии

Понимание динамической гетерогенности в электрокатализаторах выделения водорода является важным, но сложным из-за ограниченного пространственно-временного разрешения. В данной работе авторы используют интерферометрическую электрооптическую микроскопию для получения нанометрового-миллисекундного изображения активности выделения водорода на MoS2.

Смягчение токсичности свинца для более безопасной коммерциализации перовскитных солнечных элементов

Наличие свинца в перовскитных фотоэлектрических элементах требует тщательного изучения перед коммерциализацией. В этом обзоре Лин и его коллеги обсуждают стратегии смягчения последствий и последствия для переработки и устойчивости по окончании срока службы.

Количественная оценка скорости саморазряда твердотельных аккумуляторов

Внутренний саморазряд ограничивает твердотельные батареи, поскольку различия в химическом потенциале заставляют ионы и электроны перемещаться через сепаратор, вызывая потерю заряда при хранении. Здесь Янек и Альт представляют аналитическую модель, которая показывает, как крошечные электронные утечки в твердом сепараторе могут вызывать обратимый саморазряд, предоставляя рекомендации по проектированию сепаратора и ячейки.

Масштабируемая микросреда на основе биополимеров для электрохимического преобразования CO2 в многоуглеродные продукты с плотностью тока более 2 А·см−2

Электрохимическое восстановление CO2 до многоуглеродных продуктов затруднено из-за сложностей с контролем микроокружения при высоких плотностях тока. Здесь авторы показывают, что покрытия из биополимеров на электрокатализаторах улучшают локальные условия, достигая высокой фарадеевской эффективности и бросая вызов предположениям о необходимости гидрофобных материалов в таких системах.

Реактивное улавливание CO2 посредством контролируемого образования аминов в неводных электролитах

Интеграция улавливания углерода и электрохимической конверсии - это новая стратегия повышения ценности CO2. Здесь авторы показывают, что изменение видового состава CO2-амина в апротонных средах усиливает поглощение CO2 и подавляет выделение водорода, достигая многообещающей фарадеевской эффективности в производстве CO, в том числе с использованием дымовых газов.

Доступ к электросети и электричество для беженцев

Сара Розенберг-Янсен — старший научный сотрудник Стокгольмского института окружающей среды, где она проводит исследования институциональной политики ООН и практики частного сектора в области устойчивой энергетики и климата в гуманитарных системах и лагерях беженцев. Она беседует с Nature Energy о сетях и доступе к электроэнергии для беженцев в условиях принудительного перемещения.

Почему развертывание солнечной энергии в Европе должно учитывать эффект солнечного отскока

Когда домохозяйства устанавливают солнечные панели на крышах, они часто увеличивают потребление электроэнергии из-за ощущения "бесплатной" энергии, что является явлением, известным как эффект солнечного отскока. Энергетические сценарии должны отражать этот дополнительный спрос, в то время как соответствующая политика должна стимулировать использование в солнечные часы, чтобы ограничить системные затраты и несправедливое перераспределение затрат.

Вероятностные прогнозы роста мировой ветровой и солнечной энергетики на основе исторического национального опыта

PROLONG, основанная на данных вероятностная модель технологического роста, прогнозирует расширение использования ветровой и солнечной энергии, соответствующее сценариям потепления на 2 °C и опережающее текущие политические сценарии. Путь к 1,5 °C находится за пределами 95-го процентиля прогнозов, и достижение этой цели потребует значительных усилий.