2025 Regeneron ISEF大奖-EGSD能源可持续材料和设计获奖作品汇总-3

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-EGSD能源可持续材料和设计2025的获奖作品方便学习

EGSD能源可持续材料和设计获奖作品集合

EGSD036 - 基于肼的海水制氢

电解是最有效的制氢方法之一，每年消耗约400亿升淡水，因此由于淡水稀缺，其规模化应用受到限制。海水是一种丰富的替代能源，然而，它面临着复杂的挑战，例如未经海水淡化直接使用会释放有毒的次氯酸盐。本项目旨在采用一种新方法，将水合肼与Pd-Ni(OH)₂/NF催化剂相结合，并测试其电化学性能，以评估其作为海水制氢体系的性能。Pd-Ni(OH)₂/NF催化剂采用热板辅助浸渍法合成，并至少制备五次以确保结果的准确性。将水合肼添加到电解液中，用肼氧化反应取代析氧反应，该反应的过电位低于析氯反应，从而防止了次氯酸盐的释放。在含肼的海水中对该系统进行的LSV测试表明，其性能有所提升。不使用肼时，系统在 1 V 电压下电流密度达到 8 mA/cm²；而使用肼时，电流密度则提升至 1030 mA/cm²，使系统效率比不使用肼时高出 129 倍，比阳极基准 RuO₂ 高出 99 倍，同时成本降低 39%。该系统仅需 0.6 V 电压即可达到工业基准电流密度 500 mA/cm²，仅为当前商用系统通常所需电压 1.8 V 的三分之一。该系统在 500 mA/cm² 下保持稳定 20 小时，表明其具有极高的耐用性。这些结果凸显了利用丰富的海水作为大规模制氢资源的潜力，有助于实现可持续能源的未来。

EGSD037 - 无铅室内光伏电池的双掺杂策略

随着物联网 (IoT) 技术的进步，企业正在寻求用更高效、无线且环境可持续的室内光伏 (IPV) 技术（例如钙钛矿太阳能电池 (PSC)）来替代快速老化的电池。然而，PSC 中的铅毒性和不稳定性仍然是关键的限制因素。本研究采用了铋基钙钛矿，特别是 FA₃Bi₂I₉。它们提供了一种无铅替代品，但仍然存在溶解性差、吸收率低的问题，导致薄膜厚度小于 150 纳米，从而影响了效率。一种新颖的氢碘酸 (HI) 添加方法使前驱体的溶解度翻倍（0.5 M 至 1.1 M），从而实现了优异的成膜性能和结构均匀性，减少了不均匀晶粒，使其尺寸增加了 150% 以上，并进一步提高了整体性能。同时，首次报道了用银取代甲脒的方法，其光电性能获得了前所未有的提升。这些工艺使光吸收率激增100%，光致发光强度提升60%，结晶度增强400%，厚度超过300纳米。2.14 eV的精细带隙恰好位于理想的室内范围（1.8-2.4 eV）内，增强了可见光波长范围，从而提高了室内光吸收率。在85% RH和85°C下进行的高级稳定性试验证实了其100小时的运行耐久性，基于模拟的功率转换效率达到了卓越的23.6%。合成工艺已成功扩展到柔性PEN-ITO基板，验证了其作为下一代物联网集成涂层的可行性。无铅钙钛矿工程的这一突破为智能电子、生物医学应用和可持续能源解决方案释放了巨大的潜力。

EGSD038 - 用于氢气泄漏的气相铬涂层传感器

随着清洁能源需求的加速增长，氢气正处于广泛应用的前沿。由于氢气无味、火焰几乎不可见且燃烧无烟，因此难以检测氢气泄漏。目前，电化学、钯基和光纤传感器等技术可以检测大型基础设施中的氢气泄漏，但缺乏空间分辨率，难以准确定位泄漏源。本项目旨在开发一种可涂覆气相变色WO₃/Pd纳米粒子的传感器，以提供一种简单可靠的氢气检测方法。该传感器通过化学反应在氢气暴露下触发颜色变化。值得注意的是，该技术无需电源，响应时间快，效率高。本研究中使用的材料无害。该传感器结构由一个可涂覆、可拉伸的WO₃-Pd传感器组成，该传感器通过光化学沉积与丙烯酸聚合物结合制备而成。本研究包括使用加油站和封闭式反应堆进行数据收集和实验，以测试所有响应时间、选择性、气体暴露和灵敏度。最终成果是开发出一款功能齐全、可涂装、快速可逆的传感器，该传感器可在10分钟内完成。该款可涂装的氢气检测传感器性能卓越，在室温下1%的氢气浓度下，响应时间仅为30秒，灵敏度高达91%。这款创新型传感器在各种与氢气相关的储运应用中拥有巨大潜力。通过利用气相色谱技术，构建储运基础设施的安全系统，支持氢能经济的增长，为构建更清洁的未来提供可持续的解决方案。

EGSD040 - 水凝胶热管理提高太阳能效率

光伏 (PV) 太阳能是增长最快的能源，其可扩展性和多功能性无与伦比。然而，光伏电池板效率低，限制了其大规模发电的能力。随着人工智能和高性能计算需求的不断增长，对可持续能源解决方案的需求也日益增长。目前，电网无法跟上计算能力的增长。吸湿性水凝胶冷却是一种很有前景的解决方案，它利用水的高汽化潜热来散热，同时收集大气中的水分，从而提高光伏电池的效率。本研究引入了一个开源的、经过实验验证的模型，用于模拟吸湿性水凝胶对光伏电池和计算处理器的冷却效果。该模型使用四阶龙格-库塔 (RK4) 方法求解微分方程，使研究人员能够评估任何水凝胶在任何光伏电池或处理器上的冷却潜力。通过模型驱动的优化，开发了一种混合水凝胶散热器系统。采用 Schwarz-D 三重周期极小曲面设计的金属散热器，可最大程度地提高导热系数和表面积，从而实现最佳散热效果。Maxeon 业界领先的太阳能电池板（目前最高效的商用电池）的实验测试突破了其极限，实现了前所未有的峰值性能提升。本研究引入了一种新型混合水凝胶散热器系统，可在降低成本的同时提高太阳能电池板的效率。此外，这项研究还直接延长了电动汽车的续航里程，并提升了高性能计算能力，使 CPU 和 GPU 能够以更高的功率运行。

EGSD042 - 利用回收砂浆中的 CaVO 制备自充电 AZIB

不断增长的全球能源需求亟需创新高效的存储解决方案。然而，传统的储能设备通常需要外部充电，这在偏远地区、紧急情况下或需要持续自主运行的应用中可能会造成问题。开发自充电电池不仅可以提高运行独立性，还能通过减少对外部电网的依赖，促进更可持续的能源生态系统。本研究旨在开发一种可持续的水系锌离子电池 (AZIB)，该电池采用回收砂浆，并通过氧化还原反应和电化学性能评估其自充电能力。本研究采用一种可持续方法，利用水溶性工艺从回收砂浆中提取氢氧化钙。然后，通过一步水热反应将提取出的氢氧化钙和五氧化二钒合成为 CaV6O16•2.8H2O (CaVO) 纳米结构正极材料。对所得材料的结构和形貌进行了全面表征。电化学测试证明了该电池的自充电能力，该能力由氧气和钒物种之间固有的氧化还原反应驱动。恒电流充放电 (GCD) 和循环伏安法 (CV) 分析表明，与采用不可持续方式制备的传统 CaVO 相比，其性能显著提升。具体而言，所开发的电池放电容量达到 155 mAh/g，提升了 36%，同时在长时间循环中保持了 99% 的库仑效率。这项研究展示了利用建筑垃圾制造高性能自充电 AZIB 的潜力，为先进的储能应用提供了可持续高效的解决方案。

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