低温固体氧化物燃料电池的阳极/电解质/阴极膜组件的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51372153
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E02.无机非金属材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In view of key device of the low temperature solid oxide fuel cell (SOFCs) of having the strategic significance, the project create anode/ electrolyte/cathode film module of SOFCs for lower than 500℃. The new rare earth doped CeO2 films are prepared with anodic oxidation method, and cerium and rare earth elements as raw materials and dopants respectively. The film is composed by the porous nano-straight holes and the dense layer. After sintering dense layers of two the films, form the rare earth doped CeO2 film of the electrolyte and electrode skeleton as one. Plating or filling the electrode skeleton film with the catalysts form anode/electrolyte/ cathode film module. The influence laws of preparation conditions on the structure, thickness and conductivity performance of the rare earth doped CeO2 film, and on the electrochemical properties of the anode/electrolyte/cathode film module are explored. The relationships among the composition, structure and performance and action mechanism of rare earths are explored, providing a theoretical basis for the development of new film cell. The economic anodic oxidation method and rare earths are used in preparing the anode/electrolyte/cathode film module, saving energy and reducing the preparation cost, and changing the resource advantage to economic advantage. SOFCs of using the film module may direct use natural gas and methane as fuel, may achieve miniaturization and lightweight.
针对具有战略意义的低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的关键器件,本项目创制用于低于500℃SOFCs的阳极/电解质/阴极膜组件。用阳极氧化法、铈为原料、稀土作掺杂剂,制备上面是多纳米直孔下面是致密层的新型稀土掺杂CeO2膜,将2块该膜的致密层烧结,形成电解质与电极骨架为一体的稀土掺杂CeO2膜,将催化剂电镀或填充在电极骨架膜中,获得阳极/电解质/阴极膜组件。探索制备条件对该稀土掺杂CeO2膜的结构、厚度和导电率等性能影响的规律,及其对该膜组件电化学性能影响的规律;研究该膜组件组成、结构、特性之间的构效关系,阐明稀土的作用本质。为研制新型膜电池提供理论依据。采用经济的阳极氧化法和稀土制备性能优良的阳极/电解质/阴极膜组件,可大幅度节能及降低制备成本,对我国变资源优势为经济优势具有重大意义。该膜组件组装的SOFCs可直接利用天然气和甲烷为燃料,实现SOFCs的小型化和轻量化。

结项摘要

本项目完成了计划研究任务。针对具有战略意义的低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的关键器件,创制出了用于500℃SOFCs的Ni-RCC/RCC/RCC-BSCF膜组件。用阳极氧化法、铈为原料、稀土作掺杂剂,创制出了上面是多纳米直孔下面是致密层的新型RE掺杂CeO2膜,电解质与电极骨架为一体的Gd掺杂CeO2膜、RE/Ca共掺杂CeO2膜,发明了两面为多纳米直孔中间为致密层的CeO2膜、电解质与电极骨架为一体的RE掺杂CeO2膜和RE/Ca共掺杂CeO2膜、阳极材料和电解质与电极骨架为一体的RE/Ni共掺杂CeO2膜、RE/Ni/Cu共掺杂CeO2膜、RE/Ca/Ni共掺杂CeO2膜、RE/Ca/Ni/Cu共掺杂CeO2膜。采用填充法制得了Ni-RCC/RCC/RCC-BSCF膜组件。探索了制备条件对上述创制的膜的结构、厚度和电导率等性能影响的规律,及其对该膜组件的电化学性能影响的规律;研究出了该膜组件组成、结构、特性之间的构效关系,阐明了稀土的作用本质。为研制新型膜电池提供了理论依据。上述创制的膜的电导率(500℃)和多孔膜厚h(单面)依次分别为:1.01×10-2~1.39×10-2、1.08×10-2~1.36×10-2、2.56×10-2~8.80×10-2、4.9×10-5、9.80×10-3~1.37×10-2、2.47×10-2~8.59×10-2、5.22×10-3~7.32×10-2、4.52×10-3~6.30×10-2、6.39×10-2~1.21×10-1、5.81×10-2~1.09×10-1S•cm-1和15~97、97、16~107、11~97、15~97、16~107、15~106、18~112、16~109、19~121μm。由Ni-RCC/RCC/RCC-BSCF膜组件组装的电池的开路电压V和最大输出功率P分别为0.81~1.02V和0.76~1.02W/cm2。电池中的RE对V和P影响次序分别为:Sm>Dy>Er>Nd>Pr>Gd>La和Gd>Sm>La>Nd>Dy>Er>Pr。采用经济的阳极氧化法和稀土制备性能优良的膜组件,可大幅度节能及降低制备成本。该膜组件组装的SOFCs可直接利用天然气和甲烷为燃料,实现SOFCs的小型化和轻量化。申请了8项中国发明专利,已授权4项,发表了19篇文章,SCI、EI检索的文章18篇。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(8)
Effect of REAu on Silver Staining Results andTheir UV-Vis Absorption Spectra
REAu对银染结果及其紫外-可见吸收光谱的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    LIU Xiaozhen;FENG Junliang;LIU Xiaozhou et al
  • 通讯作者:
    LIU Xiaozhou et al
Preparation and Performance of Cerium Dioxide Film by Anodization and Heat Treating
阳极氧化及热处理二氧化铈薄膜的制备及性能
  • DOI:
    10.1109/icsgea.2017.16
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Proceedings - 2017 International Conference on Smart Grid and Electrical Automation,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Xiaozhen;Du Luyang;Liu Xiaozhou;Chen Jie
  • 通讯作者:
    Chen Jie
Effect of heat treatment on the crystal structure and FTIR spectra of Sm doped cerium dioxide film
热处理对Sm掺杂二氧化铈薄膜晶体结构和FTIR光谱的影响
  • DOI:
    10.1088/1755-1315/61/1/012013
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Earth and Environmental Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaozhou LIU;Xiaozhen LIU;Letian XIA;Jie CHEN;Xiaoyu WANG
  • 通讯作者:
    Xiaoyu WANG
Preparation of the porous cerium dioxide film by two-step anodization and heat treating method
两步阳极氧化热处理法制备多孔二氧化铈薄膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Earth and Environmental Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaozhen LIU;Bolun ZHU;Yuze LIU;Shanshan WANG;Jie CHEN;Xiaoyu WANG
  • 通讯作者:
    Xiaoyu WANG
Preparation and Performance of Controlled-release Tablets of asanquasaponin-Sodium Alginate-Hydroxypropyl Methyl Cellulose
海参皂苷-海藻酸钠-羟丙基甲基纤维素控释片的制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    LIU Xiaozhen;LAI Zhongfang;SONG Yuexing;ZHAI Li
  • 通讯作者:
    ZHAI Li

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其他文献

贝酵母耐硫相关基因FZF1的克隆与分析
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘小珍
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘小珍
  • 通讯作者:
    刘小珍

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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