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2025年新能源技术领域研究生入学考试试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下关于钙钛矿太阳能电池的描述中，错误的是：

A.典型结构包含电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层

B.目前单结器件认证效率已超过30%

C.光吸收系数高，可制备成薄膜器件

D.长期稳定性受湿度、温度和紫外线影响较大

答案：B

解析：截至2024年，单结钙钛矿太阳能电池的认证效率最高约为26.1%（NREL数据），30%以上的效率主要来自叠层器件（如钙钛矿-晶硅叠层），因此B选项错误。

2.某锂离子电池正极材料为LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?（NCM811），其主要优势是：

A.成本低，原料丰富

B.循环寿命长，耐过充

C.比容量高（约200mAh/g）

D.热稳定性优异，安全性高

答案：C

解析：NCM811属于高镍三元材料，镍含量提升使其理论比容量可达200-220mAh/g（高于LFP的160mAh/g和NCM523的180mAh/g），但高镍导致热稳定性下降（D错误），成本因钴含量降低但镍价较高（A错误），循环寿命受结构稳定性影响弱于低镍材料（B错误）。

3.关于质子交换膜（PEM）电解水制氢技术，以下描述正确的是：

A.工作温度通常高于800℃

B.阴极反应为4OH?-4e?→O?↑+2H?O

C.可快速响应可再生能源波动，适合与风电/光伏耦合

D.电解质为KOH溶液，需定期补充碱液

答案：C

解析：PEM电解水工作温度约50-80℃（A错误），阴极反应为2H?+2e?→H?↑（B错误），电解质为固体聚合物膜（非KOH溶液，D错误），其动态响应快（启动时间秒级），适合匹配间歇性可再生能源。

4.光热发电（CSP）与光伏发电（PV）的核心差异在于：

A.光热发电直接利用光生伏特效应，光伏发电通过热能转换

B.光热发电需配置储热系统，光伏发电通常需配置电化学储能

C.光热发电效率受昼夜影响小，光伏发电夜间无法工作

D.光热发电的主要材料是半导体，光伏发电的主要材料是吸热介质

答案：B

解析：光热发电通过聚光加热工质（如熔盐）产生蒸汽发电，需储热系统实现连续供电；光伏发电依赖光照直接发电，夜间需电化学储能（如锂电池）补充（B正确）。A选项原理描述相反；C选项光热发电夜间可通过储热发电，但效率仍受储热容量限制；D选项材料描述错误（光热用吸热介质，光伏用半导体）。

5.以下哪项不属于“新能源微电网”的关键技术？

A.多能互补协调控制算法

B.高比例可再生能源渗透率下的电压稳定技术

C.基于区块链的分布式能源交易平台

D.超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术

答案：D

解析：超临界二氧化碳（sCO?）循环属于高效热能转换技术，主要应用于光热发电或核电，与微电网的多能协调、稳定控制及交易平台无关（D错误）。

二、简答题（每题10分，共40分）

1.简述固态锂离子电池相比液态锂离子电池的优势及当前面临的主要技术挑战。

答案：

优势：（1）安全性提升：固态电解质（如氧化物、硫化物、聚合物）不可燃，避免液态电解液泄漏、热失控风险；（2）能量密度更高：可匹配金属锂负极（理论比容量3860mAh/g），且固态电池无需隔膜和液态电解液，体积能量密度提升；（3）循环寿命更长：固态电解质抑制锂枝晶生长（液态电池中锂枝晶会刺穿隔膜导致短路）；（4）工作温度范围更广：液态电池在-20℃以下容量衰减明显，固态电池低温性能更稳定。

挑战：（1）界面阻抗高：固态电解质与正/负极材料间固-固接触面积小，界面电荷传输阻力大（需通过表面修饰、纳米结构化或引入缓冲层解决）；（2）电解质机械性能不足：硫化物电解质脆性大，循环过程中电极体积变化（如硅负极膨胀）易导致界面断裂；（3）制备工艺复杂：固态电解质薄膜需高精度涂布或烧结，成本高于液态电池；（4）规模化生产技术不成熟：目前仅小批量试制，量产线设备（如真空蒸镀、热压成型）需优化。

2.说明碱性水电解（AWE）与质子交换膜电解（PEM）制氢在系统构成和应用场景上的差异。

答案：

系统构成差异：（1）电解质：AWE使用KOH或NaOH水溶液（浓度20%-30%），PEM使用全氟磺酸质子交换膜（如Nafion）；（2）电极材料：AWE阳极常用Ni基合金（如Ni-Fe），阴极用Ni或Pt/C（低成本）；PEM阳极需Ir基催化剂（如IrO?），阴极用Pt/C（贵金属依赖）；（3）隔膜：AWE使用石棉或聚烯烃隔膜（分隔气体），PEM无独立隔膜（质子交换膜兼具导电和分隔功能）；（4）辅助系统：