基于纳米材料的双电层俘能机理研究及其系统优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11872302
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    陈曦
  • 依托单位：
    西北大学
  • 学科分类：
    A0805.微纳米力学与多尺度力学
  • 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

With a huge demand for energy in modern society, recycling waste energy has become an important approach to energy (re-)generation. It is of great significance to develop and study an effective waste heat / kinetic energy-harvesting system to alleviate the energy crisis. This proposal aims to explore a new energy-harvesting material based on nanoporous materials which could efficiently harvest the waste heat or kinetic energy thanks to the electric double layer mechanism. A new energy-harvesting system is to be developed that can convert waste heat or kinetic energy into electric energy. A systematic study of the energy-harvesting mechanism will be conducted. Both multi-scale simulation and macroscopical experiments will be employed to study the energy conversion process from thermal energy or kinetic energy to electric energy. Besides, the energy-conversion mechanism at the nanoscale solid-liquid interface will be explored in detail. Finally, we can obtain a systematic relationship among the parameters of the nanoporous material, heat energy, kinetic energy, ionic liquid and the performance of the energy-harvesting system. In the next step, systematic optimization study will be performed for the structure of the nanoporous material and the energy-harvesting system, through multi-scale analysis. Therefore, we can develop the most efficient energy-harvesting system according to the practical applications. The new energy-harvesting system has the advantages of cleanness, safety, pollution-free, and renewability, providing a new technology for energy (re-)generation.
面对人类对能源的大量需求，回收生活中的废能已成为一种重要的能源产生方式，研究一种高效的废热/动能的能量回收体系，对缓解能源压力具有重要意义。本项目基于双电层理论研发出一种可高效地回收废热/动能的纳米多孔俘能材料，并建立一套可将废热/动能转换为电能的新型能量回收体系，且对其俘能机理展开系统研究。结合多尺度模拟和宏观实验研究热/动-电的能量转换过程，获得纳米尺度固液接触界面上热/动-电的能量转换机理，并分析纳米多孔俘能材料的各个表征参数和热能、动能、离子溶液的各个参数对俘能系统性能的影响规律。根据多尺度分析，对纳米多孔俘能材料和废热/动能的俘能系统的结构进行优化设计，获得俘能系统的各个参数对其性能的影响规律，并根据不同的使用条件设计出最高效的能量俘获系统结构。本项目中的俘能系统兼具清洁、安全、无污染、可再生等优异特性，为新能源的研发提供了一种新的思路。

结项摘要

为了缓解环境问题带来的压力以及满足人类对清洁能源的需求，高效回收废能作为一种绿色可持续的能源产生方式十分重要。基于此，本课题研发了一种轻质和高效的，低品味热/动能回收俘能纳米多孔材料和俘能系统，对缓解能源压力具有重要意义。项目开展了以下研究：（1）在纳米尺度上，采用分子动力学模拟，阐述了固液接触界面上热/动能-电能的转换机理，研究了热能参数（温度变化量）和动能参数（振动频率、流速）、离子溶液的浓度和种类对能量转换效率、输出电压、内阻等的影响规律，建立了系统的微纳米力学能量转换理论体系；（2）基于现有的纳米多孔材料制作技术，结合微纳米力学能量转换机理，开展了俘能纳米多孔材料研发的实验研究，分析了纳米多孔材料的参数（如比表面积、孔隙率、孔径分布、几何形状、亲疏水性、柔韧性等）对能量转换效率、输出电压、内阻等的影响规律，并优化了纳米多孔材料的结构，研发出高效的纳米多孔俘能材料；（3）利用上述俘能纳米多孔材料，结合微纳米力学能量转换机理，开展了俘获热/动能的实验研究，开发了俘获热/动能的俘能系统；（4）结合多尺度模拟、理论分析和宏观实验，优化设计高效俘获热/动能系统的能量转换系统结构。

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Porous Perovskite towards Oxygen Reduction Reaction in Flexible Aluminum-Air Battery
多孔钙钛矿在柔性铝空气电池中的氧还原反应
  • DOI：
    10.6023/a20030068
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Ziyi Shui;Nana He;Li Chen;Wei Zhao;Xi Chen
  • 通讯作者：
    Xi Chen
Vibration-to-Electric Energy Conversion via Electric Double Layer Redistribution of Graphene-Nickel Foam Electrode
通过石墨烯-镍泡沫电极的双电层重新分布将振动能转换为电能
  • DOI：
    10.1149/2.1131913jes
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Chen;Zhao Wei;Yang Zhe;Dang Fei;Liu Yilun;Chen Xi
  • 通讯作者：
    Chen Xi
The method of introducing oxygen vacancy into La0.8Sr0.2FeO3-based catalyst: enhancing the ORR and OER performance
在La0.8Sr0.2FeO3基催化剂中引入氧空位的方法：增强ORR和OER性能
  • DOI：
    10.1007/s10853-022-07359-6
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Journal of Materials Science
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Sile Yu;Ziyi Shui;Chenghua Wang;Yuan Lei;Yilun Liu;Wei Zhao;Xi Chen
  • 通讯作者：
    Xi Chen
CO2 removal from natural gas by moisture swing adsorption
变湿吸附法去除天然气中的二氧化碳
  • DOI：
    10.1016/j.cherd.2021.09.033
  • 发表时间：
    2021-12
  • 期刊：
    Chemical Engineering Research and Design
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Xueyan Sun;Liangliang Zhu;Puiwa Wang;Wei Zhao;Xi Chen
  • 通讯作者：
    Xi Chen
Photocatalytic reduction of CO2 by halide perovskites: recent advances and future perspectives
卤化物钙钛矿光催化还原二氧化碳：最新进展和未来前景
  • DOI：
    10.1039/d1ma00703c
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Materials Advances
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Muhammad Ali Raza;Feng Li;Meidan Que;Liangliang Zhu;Xi Chen
  • 通讯作者：
    Xi Chen

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其他文献

纳米发光银簇的合成与应用研究进展
  • DOI：
    10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2018.0213
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    分析试验室
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李雨晴;陈曦;杨雪;吴梦昊;成玉梁;谢云飞;姚卫蓉;钱和;郭亚辉
  • 通讯作者：
    郭亚辉
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  • DOI：
    10.19580/j.cnki.1007-3000.2018.05.018
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    刘祥磊
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  • DOI：
    10.12006/j.issn.1673-1719.2019.253
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈曦;李宁;张正涛;刘佳伟;王芳
  • 通讯作者：
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    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
    陈曦
  • 通讯作者：
    陈曦
基于混合Copula模型的灾害相关结构分析———以内蒙古中部强沙尘暴为例
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    10.3969/j.issn.1000-811x.2019.03.039
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    灾害学
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  • 作者：
    冯介玲;李宁;刘丽;陈曦;白扣
  • 通讯作者：
    白扣

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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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