熔体旋淬Nb-Hf-Co渗氢膜的制备及其多气氛下的渗氢性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51701048
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0108.金属能源与环境材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hydrogen is a promising clean energy. Hydrogen permeation (or hydrogen separation) is a key link in the process of hydrogen utilization and determines whether the hydrogen is in conformity with the standard of industrial application, which is highly concerned by the energy and material science. In this project, the material and technical objects are selected as Nb-Hf-Co alloy and melt spinning process, respectively. An optimum design of hydrogen permeable alloy composition is firstly put forward by thermodynamic calculation method. The location of the hydrogen permeable region in the phase diagram is specified. Then the hydrogen permeable alloy membranes are prepared by using melt spinning technique and the hydrogen permeability in multi-atmosphere is investigated. Also the intrinsic relationship between the alloy compositions, the technology parameters, microstructure and hydrogen permeability are revealed. In addition, the hydrogen permeation model is constructed and the hydrogen permeation mechanism is clarified. The technical conditions of melt spinning process with preparation of Nb-Hf-Co alloy are established, with the aim to produce a new type of hydrogen permeation membrane material with controllable thickness and excellent hydrogen permeability. On the one hand, the implementation of this project is to solve the problems about the blindness and complexity of component selection at the early stage of experiment for international scholars, supplementing and improving the phase diagram of this alloy. On the other hand, the problem of a low efficiency caused by the existing preparation process with a long time is also solved. Finally, it is hoped that the hydrogen permeable membranes of this alloy system can be used in the field from the laboratory research and development stage to the large-scale industrial production practice.
氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。渗氢(或氢分离)是氢能利用过程中的关键环节,决定了获得的氢气是否符合工业化应用标准,正在受到能源及材料学科的高度关注。本项目以Nb-Hf-Co合金为材料对象,以熔体旋淬新工艺为技术对象,首先通过相图热力学计算方法对其渗氢成分进行优化设计,明确渗氢区域在相图中的位置;而后采用熔体旋淬技术制备渗氢合金(膜),并研究其在多气氛下的渗氢性能,揭示合金成分、工艺、显微组织和渗氢性能之间的本征关系,构建氢渗透模型并阐明渗氢机制,确立采用熔体旋淬工艺制备该系渗氢膜的技术条件,由此获得膜厚度参数可控和渗氢能力优异的新型渗氢膜材料。本项目的实施一方面解决国际上众多学者在实验初期成分选择时的盲目性与复杂性等突出问题,补充并完善该系合金相图;另一方面解决该合金膜现有制备工艺耗时较长导致效率低下等问题,以期该系渗氢合金膜能够更好的从实验室研发阶段向大规模工业生产实践迈进。

结项摘要

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。渗氢(或氢分离)是氢能利用过程中的关键环节,决定了获得的氢气是否符合工业化应用标准,正在受到能源及材料学科的高度关注。本项目结合熔体旋淬工艺对含催化Pd膜层的Nb基氢分离合金膜(如:Nb-Hf-Co、Nb-Ti-Co和Nb-Zr-Co等)开展了一系列研究工作,并研究了上述合金膜在纯H2和混合气氛下的渗氢性能,项目实施过程中,确立了组织与参数控制的技术措施,由此为基础,成功获得了厚度约为60 μm、宽度为25 mm的非晶态薄膜,后期配合低温退火工艺显著提升了合金膜的渗氢流量和抗氢脆性能,首次发现了Nb基双相滤氢合金发生韧/脆性转化的临界区域,从根本上揭示了了Nb基双相合金优于单相合金的原因以及双相合金发生氢脆的原因,并提出了Nb基双相合金设计的新理念。本项目在国内外知名刊物发表论文18篇,其中SCI论文检索14篇(JCR一区:3篇;JCR二区:9篇;JCR三区:2篇),另申请专利2项。这些科研成果不仅对于采用熔体旋淬技术制备高性能Nb 基氢分离合金(膜)的研究和实践提供技术支撑,而且对于丰富和发展多元合金相图理论也有重要的学术价值。

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(0)
专利数量(2)
Facile synthesis of honeycomb-structured Co–W–B composite for high-performance supercapacitors
用于高性能超级电容器的蜂窝结构Co-W-B复合材料的简便合成
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.12.013
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ying Yin;Cuili Xiang;Hailiang Chu;Huanzhi Zhang;Xu Fen;Erhu Yan;Lixian Sun;Chengying Tang;Yongjin Zou
  • 通讯作者:
    Yongjin Zou
Tuning the properties of hydrogenated graphene via interfacial contact of cubic BN (111)
通过立方氮化硼 (111) 的界面接触调节氢化石墨烯的性能
  • DOI:
    10.1016/j.physb.2019.07.014
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Physica B: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Jiaxi;Huang Pengru;Wang Yilong;Peng Hongliang;Zou Yongjin;Zhang Huanzhi;Yan Erhu;Long Mengqiu;Xu Fen;Sun Lixian
  • 通讯作者:
    Sun Lixian
Design of Nb-based multi-phase alloy membranes for high hydrogen permeability and suppressed hydrogen embrittlement
高氢渗透性和抑制氢脆性的铌基多相合金膜的设计
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2019.117531
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yan, Erhu;Min, R. N.;Sun, L. X.
  • 通讯作者:
    Sun, L. X.
Multiphase NbeTiCo alloys: The significant impact of surface corrosion on the structural stability and hydrogen permeation behaviour
多相 NbeTiCo 合金:表面腐蚀对结构稳定性和氢渗透行为的显着影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Erhu Yan;Ruonan Min;Haoran Huang;Ping Zhao;Pengru Huang;Yongjin Zou;Hailiang Chu;Shuhui Sun;Lixian Sun
  • 通讯作者:
    Lixian Sun
Design and characterizations of novel Nb-ZrCo hydrogen permeation alloys for hydrogen separation applications
用于氢分离应用的新型 Nb-ZrCo 氢渗透合金的设计和表征
  • DOI:
    10.1016/j.matchemphys.2018.03.059
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Erhu Yan;Haoran Huang;Ruonan Min;Fen Xu;Ping Zhao;Yongjin Zou;Hailiang Chu;Huanzhi Zhang;Lixian Sun
  • 通讯作者:
    Lixian Sun

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其他文献

Nb-Ti-Co氢分离合金优化设计和渗氢性能研究II. 渗氢性能和机理
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  • 作者:
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    孙立贤

其他文献

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闫二虎的其他基金

高性能低成本Nb-Ti-Fe滤氢合金材料研究
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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

        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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