微型燃料电池金属双极板流道多齿微犁削成形与表面形貌控制机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51075155
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    43.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2010
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

微型燃料电池是大功率便携式电子设备、便携式军用设备的理想替代电源。然而,高的制造成本,特别是双极板的制造成本以及较低的质量比功率和体积比功率阻碍其商业化应用。本项目提出微型燃料电池不锈钢双极板流道的多齿微犁削加工方法,高效加工出微流道的同时,在极板表面控制生成三维独立的微毛刺、在流道表面生成多/微尺度结构,从而降低双极板与扩散层的接触电阻,提高反应剂的传质效率。研究多齿微犁削切削变形和切屑形成机理,建立微犁削模型和切削力预测模型;研究双极板表面微毛刺的形成过程和机理,确定形成三维独立的微毛刺的条件;研究流道表面多/微尺度结构生成机理,建立考虑材料微观组织的多/微尺度结构生成模型;研究微流道特性对微型燃料电池性能的影响,确定优化的结构,实现按优化的设计参数加工微流道,并控制毛刺、多/微尺度结构生成。研究成果为微型燃料电池的商业化应用提供技术基础。

结项摘要

微型燃料电池是大功率便携式电子设备、便携式军用设备的理想替代电源。本项目针对微型燃料电池存在的高的双极板制造成本、低的质量比功率和体积比功率,提出双极板多齿微犁削加工方法,设计了多齿犁削刀具,研究了多齿犁削加工石墨双极板和不锈钢双极板的加工机理,测试了基于多齿犁削加工的石墨双极板和不锈钢双极板的电池性能。利用多齿犁削加工方法在石墨和不锈钢双极板表面加工出流道宽度在0.2mm-0.5mm之间的微流道,研究了石墨双极板多齿犁削加工时表面边崩的产生机理以及工艺参数对边崩尺寸的影响。边崩的形成可分为大块破碎、小小块破碎和大小块破碎三个过程,负的前角和较小的切削深度有利于抑制边崩的形成;在较低的装夹压力下,边崩会导致接触电阻稍微增大,当装夹压力较大时,边崩对接触电阻的影响不大。随着边崩的增大,燃料电池的功率密度提高。研究了多齿犁削加工不锈钢双极板切削深度和切削速度对流道底部形貌的影响,当切削深度较小时,切削深度对流道底部形貌的影响不大,低的切削速度有利于流道底部微结构的形成。研究了阵列薄片铣刀加工不锈钢双极板微流道底部微结构的形成机理,并深入研究了脊表面毛刺的特征和形成机理。将薄片铣刀每隔一个齿去除2-3个齿,在较大的进给量下,该特殊铣刀能在流道底部加工出高度达160μm的波浪形微结构,该微结构的波长和高度随进给量和齿间距的增大而增大。脊表面的毛刺由泊松毛刺和撕裂毛刺构成,其形成可分为四个阶段:泊松毛刺产生、泊松毛刺扩展、撕裂毛刺形成、撕裂毛刺倾倒。毛刺高度和宽度随进给速度的增加而增加,随切削速度的增加而降低,切削深度对毛刺高度几乎没有影响,但毛刺宽度随切削深度的增加而增加。最后,利用Fluent软件研究了不锈钢微流道双极板电池横截面液态水分布、扩散层内氢气分布、横截面热量分布、横截面电流密度分布和双极板上端水平面电流密度,以及多参数耦合条件下,关键组件结构对被动自呼吸式燃料电池性能的影响,为微型燃料电池双极板的设计提供参考。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Microstructure evolution of adiabatic shear bands and mechanisms of saw-tooth chip formation in machining Ti6Al4V
Ti6Al4V 加工绝热剪切带微观结构演化及锯齿状切屑形成机制
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2011.10.050
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Z.P. Wan;Y.E. Zhu;H.W. Liu;Y. Tang
  • 通讯作者:
    Y. Tang
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制造参数对两相传热装置复合吸芯毛细管性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013-02-01
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Tang, Yong;Deng, Daxiang;Lu, Longsheng
  • 通讯作者:
    Lu, Longsheng
On the processing and morphological aspects of metal fibers based on low-speed multi-tooth dry cutting
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013-05
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wei Yuan;Yong Tang;Xiaojun Yang;Bin Liu;Zhenping Wan
  • 通讯作者:
    Zhenping Wan
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正交切削时未卷曲和反卷曲切屑的特性
  • DOI:
    10.1016/j.ijmachtools.2011.06.004
  • 发表时间:
    2011-10
  • 期刊:
    International Journal of Machine Tools and Manufacture
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Zhenping Wan;Yong Tang
  • 通讯作者:
    Yong Tang
钛合金切削时锯齿形切屑形成的材料组织变化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱雨恩;万珍平;魏兴钊
  • 通讯作者:
    魏兴钊

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  • 通讯作者:
    万珍平

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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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