Synthesis of Complex, Multi-Phase Solid Electrolytes by a Vapor Phase Process

通过气相法合成复杂的多相固体电解质

基本信息

  • 批准号:
    1407048
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.76万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2019-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

NON-TECHNICAL: This work focuses on the synthesis of materials that will be used in batteries to store electrical energy generated by various renewable sources (such as solar, wind) as well as using natural gas and biogas. The batteries made using such materials are also ideally suited for load leveling, which means storage of electrical energy produced during off peak times and used during peak usage times. Load leveling batteries have the potential to reduce the size of the carbon dioxide-producing power plants which has a direct influence on our environment. The current method of making such materials used as electrolytes involves high temperatures and the materials produced easily degrade under typical atmospheric conditions. This approach builds on the very basics of thermodynamic stability of materials and multi-species transport, central to the fabrication of new types of oxide materials in various applications in chemical industry and other processes, and has the potential to make durable materials in environmentally clean ways. Two undergraduate students are recruited to work on the project each year. At least one of the students is from an underrepresented group. As well, one graduate student is being trained throughout the duration of the project. The students are gaining expertise in science and engineering related to ceramic processing. TECHNICAL DETAILS: Transport in ionically bonded systems most always involves coupling of fluxes. This coupling is typically electrical. For years, all transport processes (e.g., amibipolar transport) have been described using diffusion equations applied to single phase systems. For example, many studies have described transport through single phase materials, e.g., alumina, magnesia, and zirconia. In such systems, the slowest moving species dictates the kinetics, and thus governs the processes such as sintering. This work shows that electrical coupling (which can in principle be described by Onsager equations and linear non-equilibrium thermodynamics) is not limited to single phase systems. Thus, it is possible to envision parallel transport to multi-phase systems, which is still governed by electrical coupling. The principal scientific advance is in using this concept to increase the kinetics of transport by orders of magnitude. As a specific example, transport in single phase alumina (or Na-beta"-alumina) is very sluggish due to slow oxygen diffusion. However, by providing a rapid path for the transport of oxygen (using an oxygen ion conductor as a constituent in a two phase system), the process kinetics is enhanced. Additionally, this approach allows a precise control over thermodynamics such that unwanted side reactions are suppressed. This approach is not limited to oxides, but can be extended to many other types of technologically important materials (halides, sulfides, etc.) and can also be extended to more than two phases. The approach has the potential to lead to processes for the synthesis of materials with novel properties and new directions of research.
非技术性:这项工作的重点是合成将用于电池的材料,以存储各种可再生能源(如太阳能,风能)以及使用天然气和沼气产生的电能。使用这种材料制成的电池也非常适合负载均衡,这意味着存储在非高峰时间产生的电能和在高峰使用时间使用的电能。负载均衡电池有可能减少对我们的环境有直接影响的二氧化碳产生发电厂的规模。目前制造这种用作电解质的材料的方法涉及高温,并且所产生的材料在典型的大气条件下容易降解。这种方法建立在材料的热力学稳定性和多物种传输的基础之上,这是化学工业和其他工艺中各种应用中新型氧化物材料制造的核心,并且有可能以环境清洁的方式制造耐用材料。每年招收两名本科生从事该项目。至少有一名学生来自代表性不足的群体。此外,一名研究生在整个项目期间接受培训。 学生们正在获得与陶瓷加工相关的科学和工程专业知识。技术问题:离子键合系统中的传输通常涉及焊剂的耦合。这种耦合通常是电耦合。多年来,所有运输过程(例如,双极输运)已经使用应用于单相系统的扩散方程进行了描述。例如,许多研究已经描述了通过单相材料的传输,氧化铝、氧化镁和氧化锆。在这样的系统中,移动最慢的物质决定了动力学,从而控制了诸如烧结的过程。这项工作表明,电耦合(原则上可以描述的Onsager方程和线性非平衡热力学)并不限于单相系统。因此,可以设想到多相系统的并行传输,这仍然是由电耦合控制的。主要的科学进展是利用这一概念将迁移动力学提高了几个数量级。作为一个具体的例子,在单相氧化铝(或Na-β”-氧化铝)中的传输由于缓慢的氧扩散而非常缓慢。然而,通过提供用于输送氧的快速路径(使用氧离子导体作为两相系统中的组分),增强了工艺动力学。此外,这种方法还可以精确控制热力学,从而抑制不需要的副反应。这种方法不仅限于氧化物,还可以扩展到许多其他类型的技术重要材料(卤化物,硫化物等)。也可以扩展到两相以上。该方法有可能导致新的性能和新的研究方向的材料的合成过程。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Anil Virkar其他文献

Anil Virkar的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Anil Virkar', 18)}}的其他基金

Electrochemically-Induced Fracture of Ionic Conductors: Electrolyzers and Batteries
离子导体的电化学诱导断裂:电解槽和电池
  • 批准号:
    1742696
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Highly Active Nanostructured Electrodes for High Temperature, Degradation-Resistant Solid Oxide Reversible Cells
用于高温、抗降解固体氧化物可逆电池的高活性纳米结构电极
  • 批准号:
    1604008
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Effect of Stress and Composition on Electrochemical Degradation of Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) Cathode Catalysts
应力和成分对质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 阴极催化剂电化学降解的影响
  • 批准号:
    0931080
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Phase Transformation Kinetics in Ceramics: Role of Aliovalent Dopants
陶瓷中的相变动力学:异价掺杂剂的作用
  • 批准号:
    9403591
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Phase Transformation Kinetics in Ceramics: Role of Aliovalent Dopants
陶瓷中的相变动力学:异价掺杂剂的作用
  • 批准号:
    9000785
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Phase Transformation Kinetics in Ceramics: Role of Aliovalent Dopants (Materials Research)
陶瓷中的相变动力学:异价掺杂剂的作用(材料研究)
  • 批准号:
    8507535
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fracture Mechanisms in Brittle Materials
脆性材料的断裂机制
  • 批准号:
    8210939
  • 财政年份:
    1982
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Fracture Mechanisms in Brittle Materials
脆性材料的断裂机制
  • 批准号:
    7912668
  • 财政年份:
    1979
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fracture Mechanisms of Brittle Materials
脆性材料的断裂机制
  • 批准号:
    7810016
  • 财政年份:
    1978
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Fracture Mechanisms of Brittle Materials
脆性材料的断裂机制
  • 批准号:
    7604110
  • 财政年份:
    1976
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

TPLATE Complex通过胞吞调控CLV3-CLAVATA多肽信号模块维持干细胞稳态的分子机制研究
  • 批准号:
    32370337
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
二甲双胍对于模型蛋白、γ-secretase、Complex I自由能曲面的影响
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高脂饮食损伤巨噬细胞ndufs4表达激活Complex I/mROS/HIF-1通路参与溃疡性结肠炎研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
线粒体参与呼吸中枢pre-Bötzinger complex呼吸可塑性调控的机制研究
  • 批准号:
    31971055
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
北温带中华蹄盖蕨复合体Athyrium sinense complex的物种分化
  • 批准号:
    31872651
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
边缘鳞盖蕨复合体种 (Microlepia marginata complex) 的网状进化及物种形成研究
  • 批准号:
    31860044
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
益气通络颗粒及主要单体通过调节cAMP/PKA/Complex I通路治疗气虚血瘀证脑梗死的机制研究
  • 批准号:
    81703747
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
生物钟转录抑制复合体 Evening Complex 调控茉莉酸诱导叶片衰老的分子机制研究
  • 批准号:
    31670290
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
延伸子复合物(Elongator complex)的翻译调控作用
  • 批准号:
    31360023
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    51.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
Complex I 基因变异与寿命的关联及其作用机制的研究
  • 批准号:
    81370445
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Data-Enabled Neural Multi-Step Predictive Control (DeMuSPc): a Learning-Based Predictive and Adaptive Control Approach for Complex Nonlinear Systems
职业:数据支持的神经多步预测控制(DeMuSPc):一种用于复杂非线性系统的基于学习的预测和自适应控制方法
  • 批准号:
    2338749
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Hybrid Analytical and Data-Driven Models for Integrated Simulation and Design of Complex High Frequency Multi-Winding Magnetic Components
用于复杂高频多绕组磁性元件集成仿真和设计的混合分析和数据驱动模型
  • 批准号:
    2344664
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Multi-ethnic risk prediction for complex human diseases integrating multi-source genetic and non-genetic information
整合多源遗传与非遗传信息的人类复杂疾病多民族风险预测
  • 批准号:
    10754773
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
Novel 3D+ Multi-axial Preforms for Complex Loaded Composite Applications
适用于复杂负载复合材料应用的新型 3D 多轴预制件
  • 批准号:
    EP/X036804/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Research Grant
Multi-component drop impact on complex soft surfaces for developing 4D inkjet printing technology
多组分液滴对复杂软表面的影响,用于开发 4D 喷墨打印技术
  • 批准号:
    23K13255
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Predicting multi-scale evolution of phage-host interactions in complex environments
预测复杂环境中噬菌体-宿主相互作用的多尺度进化
  • 批准号:
    EP/Y030141/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Research Grant
Unified Multi-phase Numerical Framework for Understanding Co-Seismic Slope Failures in Complex Sites
用于理解复杂场地同震边坡破坏的统一多相数值框架
  • 批准号:
    2211002
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Multi-Molecular Characterization of Complex Matrices for the Detection of Geochemical Processes
用于地球化学过程检测的复杂基质的多分子表征
  • 批准号:
    RGPIN-2018-06147
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Multi-ethnic risk prediction for complex human diseases integrating multi-source genetic and non-genetic information
整合多源遗传与非遗传信息的人类复杂疾病多民族风险预测
  • 批准号:
    10349828
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
Childhood-onset hypomyelinating leukodystrophy and the multi-tRNA synthetase complex
儿童期发病的低髓鞘性脑白质营养不良和多 tRNA 合成酶复合物
  • 批准号:
    10582441
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 37.76万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了