电化学极化原位生成含钴阴极与电解质之间界面的机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21875038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0905.电能源化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Solid oxide fuel cells (SOFC) are a highly efficient and environment-friendly electrochemical power generation device. It is essential to develop intermediate temperature SOFC (IT-SOFC) and utilization of high performance cobaltite cathode materials is vital to enhance the output performance of IT-SOFC. Based on applicants’ preliminary original study on in situ fabrication of cobaltite cathodes at SOFC’s operating temperatures, the aim of this project is to unravel the mechanism of in situ electrode/electrolyte formation of cobaltite cathodes induced by electrochemical polarization. The project contains the following several parts. (1) Investigating the effects of key factors such as conductivity of electrolyte, electrocatalytic activity, ionic conductivity, microstructure of cobaltite cathodes, level and direction of polarization current, and duration of polarization on the formation of electrode/electrolyte interface, so as to unravel the mechanism and kinetics of electrochemical polarization induced interface formation; (2) Surveying the electrode processes and rate-determining steps of oxygen reduction reaction (ORR) on cobaltite cathodes prepared via the electrochemical polarization, in order to understand the effect of in situ formation of interface on the mechanism of ORR; and (3) Examining the potential change of polarization formed interface as well as structure, composition and electrocatalytic performance of cobaltite cathodes, so as to clarify the evolution mechanism of electrode/electrolyte interface. The success of this project will provide insights into fundamental and technological understanding of in situ formation and evolution of electrode/electrolyte interface induced by the electrochemical polarization, fostering direct application of cobaltite cathodes on barrier-layer-free zirconia electrolyte.
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的电化学发电装置。中温化是SOFC发展的必然趋势,而应用高性能含钴阴极是提高中温区电池输出性能的重要途径。本项目基于申请人在电池运行温区原位制备含钴阴极的前期原创性研究结果,致力于阐明电化学极化引致含钴阴极层与电解质之间的界面生成机理。拟开展以下几方面的工作:(1)研究电解质电导率、阴极催化性能、离子导电性、微结构、极化电流、电流方向、极化时间等关键因素对界面生成的影响,阐明电化学极化生成界面的机理和动力学过程;(2)探究电化学极化法制备的含钴阴极的氧还原过程和反应速度控制步骤,揭示极化生成的界面对于阴极反应机理的影响;(3)考察极化生成的界面和阴极结构、组成、电化学性能的变化规律,构建界面的演化机理。本项目的完成,有望获得电化学极化引致界面原位生成和演化机理和技术关键,为在氧化锆电解质上直接构筑含钴阴极提供理论和实践依据。

结项摘要

本项目提出了电化学极化法制备免烧含钴阴极的新思路,避免了传统的高温烧结过程,简化了阴极制备流程,同时保留了阴极初始粉体的精细微结构,提升了阴极的电化学催化活性。通过研究电化学极化法构筑免烧含钴阴极/电解质界面的关键影响因素,掌握了该方法构筑免烧电极/电解质界面的机制和技术关键;通过解析阴极的内阻组成,揭示了经电化学极化法构筑的免烧阴极氧还原反应机理和速度控制步骤;通过开展长时间稳定性测试,验证了长期运行后电化学极化法制备的阴极仍保留初始精细微结构,从而确保免烧电极的运行稳定性。项目成功地解决了免烧含钴阴极/电解质界面构筑的关键科学问题,进而推进电化学极化法制备免烧含钴阴极工程问题的解决。在Electrochemical Energy Reviews、Applied Catalysis B: Environmental、Chemical Engineering Journal等期刊发表SCI论文14篇、核心期刊论文2篇、授权发明专利6件(含转让1件)、培养硕士研究生3名。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Anodic polarization creates an electrocatalytically active Ni anode/electrolyte interface and mitigates the coarsening of Ni phase in SOFC
阳极极化产生电催化活性镍阳极/电解质界面,并减轻 SOFC 中镍相的粗化
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2021.138912
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yuanfeng Zou;Taicheng Lin;Yi Sun;Zhiyi Chen;Chengzhi Guan;Yang Li;San Ping Jiang;Na Ai;Kongfa Chen
  • 通讯作者:
    Kongfa Chen
直接组装法原位制备固体氧化物电池的电极研究进展
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2022.05.007
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志逸;乐忠威;艾娜;蒋三平;陈孔发
  • 通讯作者:
    陈孔发
Improving sealing performance of borosilicate glass-ceramics for solid oxide fuel cell applications: Effect of AlN
提高固体氧化物燃料电池应用中硼硅酸盐玻璃陶瓷的密封性能:AlN 的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2019.05.048
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Li, Zengyan;Peng, Bing;Chen, Kongfa
  • 通讯作者:
    Chen, Kongfa
Facile co-synthesis and utilization of ultrafine and highly active PrBa0.8Ca0.2Co2O5+δ-Gd0.2Ce0.8O1.9 composite cathodes for solid oxide fuel cells
用于固体氧化物燃料电池的超细高活性PrBa0.8Ca0.2Co2O5 δ-Gd0.2Ce0.8O1.9复合阴极的简易共合成和利用
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2021.139673
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhongwei Yue;Lizhen Jiang;Na Ai;Chengzhi Guan;San Ping Jiang;Xiao Sun;William D. A. Rickard;Xin Wang;Yanqun Shao;Kongfa Chen
  • 通讯作者:
    Kongfa Chen
Developing an ultrafine Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ cathode for efficient solid oxide fuel cells
开发用于高效固体氧化物燃料电池的超细 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ 阴极
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2021.12.365
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Haoran Yang;Tao Zhong;Zhiyi Chen;Xin Wang;Na Ai;San Ping Jiang;Chengzhi Guan;Huihuang Fang;Yu Luo;Kongfa Chen
  • 通讯作者:
    Kongfa Chen

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免烧镍基复合氢电极的制备及其电化学极化构筑机制
  • 批准号:
    22279018
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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