摘要:在过去的几十年中,不可再生化石燃料的能源消耗一直在刺激,这严重威胁了人类的生命。因此,开发具有环境无害和低成本的特征的可再生和可靠的储能设备非常迫切。高功率密度,出色的循环稳定性和快速充电/放电过程使超级电容器成为有前途的能量设备。但是,超级电容器的能量密度仍然小于普通电池的能量密度。众所周知,超级电容器的电化学性能在很大程度上取决于电极材料。在这篇综述中,我们首先引入了超级电容器电极的六个典型过渡金属氧化物(TMO),包括RUO 2,CO 3 O 4,MNO 2,MNO 2,ZnO,ZnO,XCO 2 O 4(X = MN,CU,CU,NI)和AMOO 4(A = CO,CO,MN,Ni,Ni,ni,Zn)。其次,提出了这些TMO在实际应用中的问题,并确定了相应的可行解决方案。然后,我们总结了超级电容器电极的六个TMO的最新发展。最后,我们讨论了超级电容器的发展趋势,并为超级电容器的未来提出了一些建议。
图 2 [P 8 W 48 O 184 ] 40 −(缩写为 {P 8 W 48 })节点和过渡金属连接体(Co、Mn、Ni、Ag)的最小构建块库,形成 14 种 POM-全无机框架架构(即“ POMzite ”)。它们都共享 {P 8 W 48 } 构建块,具有简化的环表示(绿色),并具有四种结构组装类型:链(POMzite-4、9、10、14)、柱状(POMzite-5、6、8、11、13)、人字形(POMzite-2、7、12)和立方体(POMzite-3)。我们从迄今为止描述的 14 种 POMzite 架构中选择了 10 个代表性示例。到目前为止,已探索的实验数据集包含 30 个 POMzite 框架,但可访问的化学空间非常广阔。POMzite 结构经 Boyd 等人许可转载,[1] 美国化学学会
超级电容器被广泛视为最有前途的新兴储能装置之一,它将化学能转化为电能并储存起来。二维 (2D) 金属氧化物/氢氧化物 (TMOs/TMHs) 因其高理论比电容、丰富的电化学活性位点以及通过与石墨碳、导电聚合物等结合组装成分级结构而彻底改变了高性能超级电容器的设计。所实现的分级结构不仅可以克服使用单一材料的局限性,而且可以带来性能上的新突破。本文综述了 2D TMOs/TMHs 及其在分级结构中作为超级电容器材料的研究进展,包括超级电容器材料的演变、分级结构的配置、所调控的电性能以及存在的优缺点。最后,提出了与超级电容器材料发展相关的方向和挑战。
除非计算领域出现范式转变,否则数字计算机不断增长的处理能力需求不可能无限期地得到满足。神经形态计算从大脑的高度并行、低功耗、高速和抗噪声计算能力中汲取灵感,可能带来这样的转变。来自学术界和工业界的许多研究人员一直在研究材料、设备、电路和系统,以实现神经元和突触网络的一些功能,从而开发神经形态计算平台。这些平台采用各种硬件技术设计,包括成熟的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 和新兴的忆阻技术,如基于 SiO x 的忆阻器。本文重点介绍了用于神经形态系统的 CMOS、基于 SiO x 的忆阻器和混合 CMOS-忆阻硬件的最新进展。本文提供了各种设备的新成果和已发表成果,这些设备是为了复制神经元、突触和简单脉冲网络的选定功能而开发的。结果表明,CMOS 和忆阻设备组装在不同的神经形态学习平台中,以执行简单的认知任务,例如对基于脉冲速率的模式或手写数字进行分类。本文设想,所展示的内容将对非常规计算研究界有用,因为它可以深入了解神经形态硬件技术的进步。
数字计算机不断增长的处理能力需求不可能无限期地得到满足,除非计算领域出现范式转变。神经形态计算从大脑的高度并行、低功耗、高速和抗噪声计算能力中汲取灵感,可能带来这样的转变。来自学术界和工业界的许多研究人员一直在研究材料、设备、电路和系统,以实现神经元和突触网络的一些功能,从而开发神经形态计算平台。这些平台采用各种硬件技术设计,包括成熟的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 和新兴的忆阻技术,如基于 SiO x 的忆阻器。本文重点介绍了用于神经形态系统的 CMOS、基于 SiO x 的忆阻器和混合 CMOS-忆阻硬件的最新进展。本文提供了各种设备的新成果和已发表成果,这些设备旨在复制神经元、突触和简单脉冲网络的选定功能。结果表明,CMOS 和忆阻设备组装在不同的神经形态学习平台中,以执行简单的认知任务,例如对基于脉冲速率的模式或手写数字进行分类。本文设想,所展示的内容将对非常规计算研究界有用,因为它可以深入了解神经形态硬件技术的进步。
© Springer Nature Switzerland AG 2020 本作品受版权保护。所有权利均由出版商保留,无论涉及全部或部分材料,特别是翻译、重印、重新使用插图、朗诵、广播、在微缩胶片或任何其他物理方式上复制、传输或信息存储和检索、电子改编、计算机软件或通过现在已知或今后开发的类似或不同的方法。本出版物中使用的一般描述性名称、注册名称、商标、服务标记等并不意味着(即使没有具体声明)这些名称不受相关保护法律和法规的约束,因此可以免费用于一般用途。出版商、作者和编辑可以安全地假设本书中的建议和信息在出版之日被认为是真实和准确的。出版商、作者或编辑均不对本文所含材料或可能出现的任何错误或遗漏提供明示或暗示的保证。出版商对已出版地图中的司法管辖权主张和机构隶属关系保持中立。
摘要:高温热能储存使聚光太阳能发电厂能够提供基本负荷。热化学储能基于可逆气固反应,具有以分离反应产物的形式进行无损储能和可能的高能量密度的优势。金属氧化物的氧化还原反应能够在高温下储存热能,空气提供气态反应伙伴。然而,由于温度较高,提取金属氧化物颗粒固有的显能和热化学能对于提高系统效率至关重要。到目前为止,热化学储能领域的实验研究主要集中在用于连续充电金属氧化物的太阳能接收器上。连续运行的储能和太阳能塔系统将储能容量与发电量分离,使用金属氧化物颗粒作为传热介质和储能材料。因此,开发了一种基于逆流移动床概念的 kW 级热交换器。该反应器解决了氧化反应焓和锰铁氧化物颗粒流热能提取的综合利用问题。通过两个不同的温度段实现了本体的稳定温度分布。氧化产生了一个几乎等温的段,废气温度总体稳定。锰铁氧化物的氧化和热提取产生了 569 kJ/kg 的总能量密度,热化学份额为 21.1%。
更广泛的背景 可充电电池仍然是便携式电子设备、混合动力电动汽车和电动汽车的限制组件,这促使人们开展研究以提高锂离子电池,特别是正极材料的能量密度、功率容量和安全性。此外,电能储存在应对全球变暖的全球战略中发挥着关键作用。对于电网储存应用,需要低成本、维护成本低且充放电循环寿命长的电池技术。在过去几年中,具有阳离子无序岩盐型结构的锂过渡金属氧化物已成为潜在的高能量密度正极。当制备过量的锂含量时,这些化合物可以成为合理的离子和电子导体,这一认识导致人们研究这种结构空间中的大量成分。目前,几种阳离子无序岩盐正极已经表现出非常高的比容量和高达 1000 W h kg 1 的能量密度,远远超过市售的层状锂过渡金属氧化物正极。阳离子无序的岩盐阴极也有望整合廉价且地球丰富的过渡金属物质,从而为大规模电力运输和电网存储应用提供更可持续的电池化学反应。