具有质子传导能力的直接碳氢化合物SOFC阳极抗积碳性能的研究与调控

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51502001
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    郭友敏
  • 依托单位：
    安徽大学
  • 学科分类：
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

As a high-efficient electrochemical energy conversion device, Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) plays important role in the future clean energy systems due to its wide range of fuels as well as low pollution. However, the heavy carbon deposition over conventional nickel cermets anodes has hindered its widespread application while hydrocarbons are directly used as fuels. Therefore, it is of great scientific significant to improve the coke resistance of Ni-based anode. This project intends to apply proton-conducting oxide as the ionic-conducting phase of anode for direct hydrocarbon SOFC (D-HC-SOFC), in order to efficiently remove the carbon deposition via the dissociative adsorption of water in the formed BaO/Ni interface, thus improves the coke resistance of anode and its long-term operation stability. The close relationship between the formation of BaO/Ni interface and the Ba nonstoichiometry is investigated, and then the effect of the interface on the coke resistance of the anode is determined. The relationship between the coke resistance of anode and its physicochemical properties is achieved. This study not only proposes a method for improving the coke resistance of anode, but also is helpful to develop a novel anode with high coke resistance for D-HC-SOFC.
作为一种高效的电化学能量转化装置，固体氧化物燃料电池（SOFC）以其燃料适用范围广和低污染等优势在未来清洁能源体系中具有重要的地位。但当直接采用碳氢化合物为燃料时，传统Ni基阳极的积碳问题阻碍了其广泛应用。因此，提高Ni基阳极的抗积碳能力具有十分重要的科学意义。拟采用具有非化学计量比的质子导体氧化物作为直接碳氢化合物SOFC （D-HC-SOFC）复合阳极中的离子导电相，利用其在复合阳极中所生成的BaO/Ni界面的水吸附能力有效消除积碳，进而提高阳极抗积碳能力和单电池的长期操作稳定性。重点考察BaO/Ni界面的生成以及量、形貌与Ba非化学计量比之间的紧密联系以及对其阳极抗积碳性能的影响；阐明阳极抗积碳性能与其物理化学性质之间的关系。本项目的开展不仅能够提供一种通过调控阳极组分来提高其抗积碳能力的新方法，而且有助于开发具有良好抗积碳能力的新型D-HC-SOFC阳极材料。

结项摘要

质子导体固体氧化物燃料电池由于操作温度低、燃料适用范围广和低污染等优势在未来清洁能源体系中具有重要地位。然而当直接以碳氢化合物作为质子导体固体氧化物燃料电池的燃料时，传统Ni基阳极存在严重的积碳问题。为了解决以上问题，本项目以开发抗积碳的质子导体固体氧化物燃料电池为研究目标，采用溶胶凝胶法，浸渍法等不同的手段制备出了具有非化学计量比的BaxZr0.4Ce0.4Y0.2O3-δ（BxZCY4, x=0.95，1.00和1.05）质子导体氧化物和La2NiO4氧化物作为直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池复合阳极中的离子导电相和催化剂涂层以提高阳极的抗积碳性能。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等分析手段对所合成的材料的结构和组分进行了系统分析；采用热重分析法、H2程序升温脱附法、均相气体催化反应和拉曼光谱技术研究了合成材料的抗积碳性能和对碳氢化合物的催化转化能力；并采用电化学性能测试和交流阻抗谱等对这些材料作为以碳氢化合物为燃料的质子导体固体氧化物燃料电池阳极时的电化学性能进行了深入的研究。结果表明，改变非化学计量比对抗积碳能力的提高较为有限；但是在质子导体固体氧化物燃料电池阳极上制备La2NiO4催化剂涂层能够有效提高阳极的碳氢化合物的催化转化能力、抗积碳能力、电化学性能以及长期操作稳定性，并且在发电的同时，能够在燃料电池的阳极产生高纯度的合成气。本项目不仅探索出了一种能够实现质子导体固体氧化物燃料电池在碳氢化合物中长期稳定操作的新思路，而且还成功实现了电-合成气联合共生技术。这些结果具有一定的应用潜力，为实现质子导体固体氧化物燃料电池的商业化提供了理论和实验依据。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
High-temperature colossal dielectric behavior of BaZrO3 ceramics
BaZrO3陶瓷的高温大介电行为
  • DOI：
    10.1039/c7ra06401b
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Tong Lei;Li Haibo;Ni Wei;Guo Youmin;Li Qiuju;Wang Hong;Wang Chunchang;Guo YM;Wang CC
  • 通讯作者：
    Wang CC
The effect of humidity on the dielectric properties of (In plus Nb) co-doped SnO2 ceramics
湿度对(In+Nb)共掺杂SnO2陶瓷介电性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jeurceramsoc.2018.09.040
  • 发表时间：
    2019-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Wang, J.;Guo, Y. M.;Wang, C. C.
  • 通讯作者：
    Wang, C. C.
Electrochemical performance and effect of moisture on Ba0.5Sr0.5Sc0.175Nb0.025Co0.8O3-δ oxide as a promising electrode for proton-conducting solid oxide fuel cells
Ba0.5Sr0.5Sc0.175Nb0.025Co0.8O3-δ 氧化物的电化学性能和水分影响作为质子传导固体氧化物燃料电池的有前景的电极
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2019.01.094
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Yidan Zhang;Ankang Zhu;Youmin Guo;Chunchang Wang;Meng Ni;Hao Yu;Chuanhui Zhang;Zongping Shao
  • 通讯作者：
    Zongping Shao
Decisive role of mixed-valence structure in colossal dielectric constant of LaFeO3
混合价结构对LaFeO3大介电常数的决定性作用
  • DOI：
    10.1111/jace.14860
  • 发表时间：
    2017-07-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Ni, Wei;Ye, Jianglin;Wang, Chunchang
  • 通讯作者：
    Wang, Chunchang
Co-generation of electricity and syngas on proton-conducting solid oxide fuel cell with a perovskite layer as a precursor of a highly efficient reforming catalyst
以钙钛矿层为高效重整催化剂前驱体的质子传导固体氧化物燃料电池联产电力和合成气
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2017.02.074
  • 发表时间：
    2017-04
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Wan Tingting;Zhu Ankang;Guo Youmin;Wang Chunchang;Huang Shouguo;Chen Huili;Yang Guangming;Shao Zongping;Wang Wei;Shao Zongping;Guo YM;Shao ZP
  • 通讯作者：
    Shao ZP

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其他文献

采用简易方法合成直接乙醇固体氧化物燃料电池海胆状Pd催化层(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    燃料化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙良良;刘丽丽;罗凌虹;吴也凡;石继军;程亮;徐序;郭友敏
  • 通讯作者：
    郭友敏

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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