固体氧化物电解池(SOEC)在本质上是固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆向模式，通过电化学过程在电极侧实现氢气/碳氢燃料气体的析出，具有简单、灵活、低能耗等显著优势，能量转换效率高达85%~95%。作为目前极有望实现大规模高效制氢的先进电化学能量转化装置，SOEC稳定性和寿命的提升，对实现中国能源结构调整、推进“双碳”目标进程具有重要意义。本文针对燃料电极、固态电解质、氧电极3大关键部件的材料选择、服役性能等研究现状展开了系统讨论，分别对其电流密度、电压衰减率、阻抗、电导率及产氢速率等性能参数进行了详细归纳。在此基础上，提出了SOEC技术在未来电解海水制氢中的应用潜力，并就复合电极等关键部件材料的发展进行了展望。

通过苯甲酸和1,10-菲啰啉为配体合成Eu(BA)3Phen三元配合物, 并利用静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈聚合物为载体的荧光纳米纤维.采用扫描电子显微镜、荧光和绝对光谱测试分别对其微观形貌和荧光特性进行研究.测试与分析结果表明, Eu(BA)3Phen配合物掺杂聚丙烯腈纤维直径约为200 nm, 直径均匀且取向随机.在中波紫外辐射下, 纳米纤维呈现出明亮的红色荧光.随着Eu(BA)3Phen配合物掺杂量的增加, 配体到稀土离子之间能量传递更有效, 使得纳米纤维的发光强度显著增强.在电功率为115.61 mW的308 nm中波紫外发光二极管激发下, 1 wt%、2 wt%和4 wt% Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米荧光纤维总的发射光子数分别为25.71×1011、61.50×1011和106.12×1011 cps, 其中Eu3+的5D0→7F2跃迁发射的光子数分别高达15.98×1011、41.21×1011和70.76×1011 cps.纤维中Eu3+在5D0→7F2发射的最大受激发射截面为4.12×10－21 cm2, 呈现出纳米荧光纤维较强的光辐射能力.光谱参数的绝对化表征表明Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米纤维光子转换的高效性, 展示了其作为紫外-可见光转换层在柔性太阳能电池增感领域广阔的应用前景.

采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体, 利用积分球绝对光谱测试系统, 在453 nm蓝色激光二极管激发下, 对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征, 解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。 测试与计算结果表明, 1.0 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下, 净发射光谱功率是286.91 μW, 发射光子数为17.17×1014 cps, 其荧光量子产率达到25.86%。 为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率, 减少残余激光成分, 进而改善组合光品质, 制备了大体积的1.5 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体, 在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果, 该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下, 组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303, 0.268)。 激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。

采用高温固相反应法制备了xCe3+(x=0.01%, 0.05%, 0.10%和0.30%) 激活的Sr1-xAl2Si2O8近紫外荧光粉, 利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构, 通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。 结果显示, 在中波紫外光激发下, 发射峰位于长波紫外区, 归属于Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁。 激发波长308 nm时, 观察到近紫外SrAl2Si2O8荧光粉的发光强度随Ce3+ 掺杂量增加而先增大后减小, 同时发射峰位置红移。 280和325 nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl2Si2O8∶Ce3+具有两种性质不同的发光中心, 该结论由监测320和390 nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。 离子半径的匹配性支持Ce3+优先取代Sr2+, 同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce3+生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心, 高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce3+有效配位数减小, 形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外280 nm激发下峰位348 nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献, 紫外325 nm激发下发射峰位于378 nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外光激发下Ce3+发射出较强的近紫外光, 表明SrAl2Si2O8∶Ce3+是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。

提出一种基于单色LED补偿白光LED技术, 模拟日光在可见光范围内的光谱。实际调研了大功率单色LED现状, 采用光子在二维空间内联合态密度函数作为单色LED的光谱辐射模型, 建立LED模拟仿真数据库。通过求解超定方程组的非负最小二乘解, 优化选择不同峰值波长以及半高宽的单色LED与白光LED组合, 实现对目标光谱的匹配及太阳光谱的再现。对比研究了白光LED补偿技术和纯单色LED组装技术, 并分析了不同种类LED组合对太阳光谱的模拟情况。结果表明, 白光LED补偿技术拟合太阳光谱相关指数达到90.74%, 优于纯单色LED组装技术。并且当单色LED种类减少时, 白光LED补偿技术相比纯单色LED组装技术可以实现更好的模拟效果。该方法对实现基于LED类日光照明具有较好的指导意义。

采用两步法成功合成了单一基质双光色Ba10-x(PO4)4(SiO4)2∶xEu2+荧光粉, 研究了稀土离子占据不同的晶格格位对荧光粉光谱特性的影响。结果表明: 两步法合成的荧光粉发射光谱由414 nm的蓝光波带和504 nm绿光波带两种光色组成, 而传统的高温固相法制备的荧光粉只有504 nm处的绿光发射。荧光粉发光性能与Eu2+离子在磷灰石晶体结构中占据的晶格位置关系十分密切。两步法荧光粉双光色的形成主要是由于在第一步氧化气氛合成过程中Eu3+离子取代了基质结构中的BaⅠ和BaⅡ两个格位的Ba2+离子; 在第二步还原过程结束后, Eu2+离子仍然占据着两种格位, 从而形成了两种具有不同配位环境的发光中心。此外, 双发射峰的相对强度能够通过Eu2+离子对BaⅠ格位的取代率而调节, 进而实现光谱的调变。

比较了蓝光LED和LD的辐射量子效率随电流密度变化的趋势。LED在低电流密度时具有很高的辐射量子效率, 并且在电流密度为24.4A/cm2时达到了峰值效率, 随着电流密度的增大, 其量子效率会急剧下降; LD在电流密度低于出光阈值时辐射量子效率为零, 待达到出光阈值后迅速上升并在电流密度为4.85×103A/cm2时超越LED。分析表明, LED效率骤减是由于自身的发光机理限制了辐射速率的提升; LD受激辐射发光机理恰好弥补了LED的不足, 其辐射量子效率受非辐射复合速率的影响较小。结果表明, LD具有高电流密度下高辐射量子效率的特性。

为了进一步提高固态照明中荧光转换光源(PC-LED)的白光发射效率, 探寻激发源与荧光粉搭配对合成白光辐射通量转换效率之间的关系。以YAG荧光粉为对象, 搭配不同光谱宽度的激发源, 采用光谱计算方法研究了合成白光光源中激发源光谱宽度对其辐射通量转换效率的影响, 计算结果通过实验进行了验证。结果表明: 当光谱宽度较小时, 转换效率随光谱宽度的增加而缓慢降低; 当光谱宽度大于18 nm时, 转换效率急剧下降。每种荧光粉都有其理想激发源光谱宽度范围, 在此范围内激发源辐射通量转换效率高且受其光谱宽度影响较弱。

为了进一步提高固态白光光源的光效, 探寻激发源与光效的关系, 文章以菲涅尔理论为基础, 研究了蓝光LED和LD作为激发源时, 光能利用率随入射角及偏振角的关系。LED为激发源时, 其光能利用率最大为96%; 线偏振态LD为激发源时, 入射角度为布儒斯特角、偏振角度为0°时, 其光能利用率可达100%。研究表明在荧光转换型白光中, 线偏振特性的LD相较于非偏振态的LED具有更好的光能利用率。基于所得结论提出了一种适用于LD激发荧光粉获取白光的荧光粉模块, 并用蒙特卡罗光线追迹法进行了仿真验证, 模拟结果与理论值完全吻合。