电能和化学品共生的固体氧化物燃料电池的应用基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21176045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0809.光化学与电化学工程
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2011
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

随着能源危机和环境恶化的加剧,能同时发电和制备高附加值化学品的燃料电池因具有更高的能量效率而成为电化学工程的重要研究方向。乙烷脱氢制乙烯一般采用催化氧化脱氢的方法,但是乙烯选择性不太高,产物分离困难。若采用质子导体固体氧化物燃料电池反应器的电催化脱氢技术,乙烯选择性可达95%以上。该过程中电催化剂对乙烷电催化氧化脱氢制乙烯的效率及电池的发电性能具有关键作用,但目前对电催化剂及其作用机理的研究非常少。本项目拟在前期研究工作的基础上,采用中低温型掺杂BaCeO3质子导体电解质,降低反应器的操作温度,以抑制副反应的发生;并深入分析在M(1)-M(2)O纳米复合催化剂上乙烷电催化脱氢制乙烯的电催化过程机理。通过本项目研究,可在理论上揭示低碳烷烃的中低温电催化脱氢机理,在应用上提高燃料电池的产物选择性和发电性能,为合理有效利用天然气打下基础。

结项摘要

随着能源危机和环境恶化的加剧,能同时发电和制备高附加值化学品的燃料电池反应器正成为电化学的重要研究方向。本项目主要聚焦于开发高电导率中温质子导电固体氧化物电解质和相应的高效低碳烷烃脱氢电催化剂,基于所开发的材料制作燃料电池反应器,实现乙烷脱氢制乙烯同时发电。基于钙钛矿结构的BaCeO3材料,我们采用Y、Zr或Pr共掺杂的方法,合成出BaCe0.85Y0.15O(3-α) (BCY15) 、Ba(Ce,Y,Pr)O(3-δ) 和Ba(Ce,Zr,Y,Pr)O(3-δ) ,这也提高了他的中温质子电导率,其中Ba(Ce,Y,Pr)O(3-δ) 在773K下的质子电导率达到20mS/cm以上,并探明其掺杂提高质子导电率的机理。中温高电导率质子导电电解质的开发可以降低基于此电解质的燃料电池反应器的操作温度,减少副反应,提高产物的选择性。开发了高效率的纳米复合催化剂LaCrO3-VOx-BCY15代替了原来积碳较严重的M1-M2Ox电催化剂,采用XRD、XPS、SEM、EDS进行了成分、晶体结构和微结构表征,用于乙烷电化学催化脱氢,乙烯选择性达到97%以上,达到了研究目标。在750°C下,乙烷和氧气的流量均为200 cm3.min-1,使用Ba(Ce,Hf,Y,Pr)O(3-δ) 固体电解质,SOFCR(C2H6,LaCrO3-VOx-BCY15/Ba(Ce,Hf,Y,Pr)O(3-δ)/Pt,O2)的最大输出功率密度达到402 mW.cm-2 。本项目研究成果有助于理解烷烃电催化氧化脱氢生成烯烃的化学过程,对低碳烷烃的高效工业利用具有重要的参考价值和指导意义,对减少污染物排放和保护环境也具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
微纳米MnO_2中性电解液中电容性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    电源技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施志聪;刘学武;张颂;陈国华
  • 通讯作者:
    陈国华
Sub-micrometer-sized LiMn1.5Ni0.5O4 spheres as high rate cathode materials for long-life lithium ion batteries
亚微米尺寸的LiMn1.5Ni0.5O4球作为长寿命锂离子电池的高倍率正极材料
  • DOI:
    10.1016/j.elecom.2012.11.004
  • 发表时间:
    2013-02
  • 期刊:
    Electrochemistry Communications
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhicong Shi;Yubo Zhou;Quanchao Zhuang;Guohua Chen
  • 通讯作者:
    Guohua Chen
The effects of persulfate treatment on the electrochemical properties of Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 cathode material
过硫酸盐处理对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2正极材料电化学性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2012.06.084
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Hui Xu;Yuanfu Deng;Zachary Zhang;Guohua Chen
  • 通讯作者:
    Guohua Chen
Porous LiMn2O4 microspheres as durable high power cathode materials for lithium ion batteries
多孔 LiMn2O4 微球作为锂离子电池耐用高功率正极材料
  • DOI:
    10.1039/c3ta11563a
  • 发表时间:
    2013-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Deng, Yuanfu;Zhou, Yubo;Chen, Guohua
  • 通讯作者:
    Chen, Guohua
Synergies of the crystallinity and conductive agents on the electrochemical properties of the hollow Fe3O4 spheres
结晶度和导电剂对空心 Fe3O4 球电化学性能的协同作用
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2012.05.071
  • 发表时间:
    2012-08
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhicong Shi;Lijun Han;Feng Peng;Guohua Chen
  • 通讯作者:
    Guohua Chen

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其他文献

MnO_2包覆的碳纳米管-硫复合正极材料的制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尚永亮;王诚文;刘斌;刘军;柯曦;刘丽英;施志聪
  • 通讯作者:
    施志聪

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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