钙钛矿纳米线构筑三维网络SOEC复合氢电极材料的制备与性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802132
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Solid oxide electrolysis cell (SOEC) have the advantages of high efficiency, environmental-friendly and reasonable cost etc., so the further development of SOEC electrolysis technology is of great significance for realizing the circulation of hydrogen production and electricity generation, and then solving the energy crisis and environmental pollution problems. This project is proposed to prepare a variety of combined metal oxide nanowires with perovskite phase and screen out the suitable nanowires, which would be infused by Ce1-xTmxO2-δ(Tm=Cu,Mn,Ti,V,Mo etc.) nanoparticles with high catalytic activity to construct a new 3D-network hydrogen composite electrode with high activity and high stability for SOEC. The research would be focused on the interaction mechanisms between nanoparticles and nanowire skeleton, and the relationship between the change of microstructure and electrochemical properties of hydrogen composite electrode in electrolytic state. The results would be beneficial to optimize the preparation technology of hydrogen composite electrode. By using a variety of testing methods, the surficial adsorbed species and intermediate state in hydrogen composite electrode would be proceeded the in-situ dynamic characterization in electrochemical reaction process. The electricity-catalyze mechanisms of hydrogen composite electrode would be studied through the correlation between the dynamic process of the catalytic reaction and the electrochemical properties of the electrodes. The above researches would indicate the direction and provide the reference for the development and application of SOEC hydrogen electrode materials.
固体氧化物电解池具有高效、环境友好以及成本合理等优点。进一步发展SOEC电解技术,对于实现制氢和发电循环,进而解决能源危机和环境污染问题具有重大的意义。本项目拟采用静电纺丝法制备多种钙钛矿复合金属氧化物纳米线并进行筛选,在其纳米线骨架中引入具有高催化活性的Ce1-xTmxO2-δ(Tm=Cu、Mn、Ti、V、Mo等)纳米颗粒,构筑新型高活性及高稳定性的三维网络SOEC复合氢电极。重点阐明纳米颗粒与纳米线骨架之间的协同催化机制,分析研究在电解状态下复合氢电极的微细结构变化与电化学性能间的联系,从而进一步优化复合氢电极的制备工艺。综合运用多种测试手段对复合氢电极电化学反应过程中的表面吸附物种、中间态等进行原位动态表征,将电极催化反应的动态过程与其电化学性能相关联,研究复合氢电极的电催化反应机理。此项目工作可为SOEC氢电极材料的研发应用指明方向、提供参考。

结项摘要

氢能是最清洁的可再生能源,是未来十分具有竞争力的化石燃料替代品。相比于成本高且排放温室气体CO2的传统制氢方式,固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)SOEC具有高效、环境友好以及成本合理等优点,极具市场应用前景。本项目采用静电纺丝+离子浸渍法制备出以SrMO3(M=Mo、Fe、Ti)/YSZ钙钛矿复合金属氧化物纳米线为骨架、Ce0.9Tm0.1O2-δ(Tm=Cu、Fe、Ni)纳米颗粒修饰构筑的三维网络SOEC复合氢电极;筛选出纺丝过程易调控、纺丝产物不易碎、纳米线分布均匀(直径约为200~300 nm)的SrTiO3/YSZ基两相纳米线作为氢电极骨架;通过A位掺杂以及对浸渍过程的调控,浸渍量为1:0.74的Ce0.9Ni0.1O2-δ@La0.2Sr0.8TiO3/YSZ基单电池在1.3 V(850 ℃,20% H2O、80% H2)下的电流密度为0.400 A/cm2,极化电阻为0.124 cm2;综合运用多种测试手段研究复合氢电极的微细结构变化与电化学性能间的联系,阐明纳米颗粒与纳米线骨架之间的协同催化机理,明确经过化学修饰的电极表面更有利于水分子的吸附裂解制氢,开发出性能优异、结构稳定的新型氢电极材料。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
固体氧化物燃料电池材料的研究进展
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2020.05.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余剑峰;罗凌虹;程亮;王乐莹;夏昌奎;徐序;余永志
  • 通讯作者:
    余永志
含BaO和SrO的CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系IT-SOFCs封接玻璃析晶行为的对比研究(英文)
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2021.02.004
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦莹;罗凌虹;王乐莹;李文峰;王志斌
  • 通讯作者:
    王志斌

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其他文献

沉淀法制备草酸镍对SOFC阳极电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程亮;王乐莹;余永志;SHI Jijun WU Yefan LUO Linghong CHENGLiang WANG Leying YU Yon
  • 通讯作者:
    SHI Jijun WU Yefan LUO Linghong CHENGLiang WANG Leying YU Yon
中温固体氧化物燃料电池BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃合成工艺的优化
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2019.02.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦莹;罗凌虹;刘亮光;王乐莹;程亮;徐序;吴也凡
  • 通讯作者:
    吴也凡
基于BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2体系探究BaCO_3的残余量及其对玻璃热性能的影响
  • DOI:
    10.15541/jim20170411
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    无机材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘亮光;罗凌虹;吴也凡;程亮;徐序;王乐莹
  • 通讯作者:
    王乐莹
ZrO_2/TiO_2/ZrO_2 TiO_2三种添加剂对CaO-BaO-SiO_2-B_2O_3封接玻璃析晶及抗折强度的影响
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2018.04.020
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗凌虹;刘亮光;王乐莹;程亮;徐序;吴也凡
  • 通讯作者:
    吴也凡
B_2O_3引入量对SiO_2-Al_2O_3-BaO-CaO-B_2O_3系封接玻璃性能影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1007-9629.2019.05.011
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗凌虹;刘亮光;程亮;王乐莹;秦莹
  • 通讯作者:
    秦莹

其他文献

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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

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          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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