静态排水燃料电池中的气液传导过程及膜电极微观结构研究

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基本信息

  • 批准号：
    21473197
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    宋微
  • 依托单位：
    中国科学院大连化学物理研究所
  • 学科分类：
    B0905.电能源化学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

To improve the utilization of reactive gases of fuel cell and lower the exhaust emissions to the least, UTC Fuel Cells, LLC invented a "semi transmissive" porous graphite bipolar plate, which could complete the function of gas separation and electricity conduction, and exhaust the residual water by penetrating through the micro pores. Compared with conventional water removal process purging by exhaust gases, this water removal process was named as static drain and the conventional one as dynamic drain. In this subject, the fuel cell with static drain will be focused and the gas-liquid conductive process inside the membrane electrode assembly (MEA) will be studied. Effect of water removing method on mass transport in the micro pores of MEA and cell performance will be investigated. To inspect the water moving process on boundary between MEA and bipolar plate under different water removing method, a transparent fuel cell may be designed, potential sensor and electrochemical impendance measurement will be adopted, and the water removal efficiency will be analyzed. Further, impact of MEA micro structure on cell performance with static drain is going to be researched and improved MEA suitable for static drain will be developed.
为了提高燃料电池中反应气体的利用率，将电池尾排降至最低，美国UTC公司发明了一种"半透过型"多孔石墨双极板，该双极板可以完成气体阻隔和电的传导等作用，同时，在电池运行时允许液态水直接从石墨微孔中透过而得到移除。与传统的液态水随气体尾排移除的方式相比，这种排水技术称为静态排水，而传统排水技术称为动态排水。 本课题将围绕着静态排水技术的燃料电池开展膜电极内部气液传输特性研究，考察排水方式的改变对电极毛细孔中的传质过程的影响，以及对电池输出性能的影响等；将设计可视燃料电池结构，结合电势探针测试方法，利用阻抗等分析手段研究静态排水燃料电池中膜电极与双极板界面处的液滴运动特性，对比分析不同排水方式下液态水的移除效率。将分析膜电极的微观结构对静态排水燃料电池输出性能的影响，进而优化电极结构，开发出适用于静态排水技术的膜电极。

结项摘要

为提高燃料电池中反应气体的利用率，将电池尾排降至最低，美国UTC公司发明了一种"半透过型"多孔石墨双极板，该双极板可以完成气体阻隔和电的传导等作用，同时，在电池运行时允许液态水直接从石墨微孔中透过而得到移除。与传统的液态水随气体尾排移除的方式相比，这种排水技术称为静态排水，而传统排水技术称为动态排水。本课题围绕着静态排水技术的燃料电池开展膜电极内部气液传输特性研究，考察排水方式的改变对电极毛细孔中的传质过程的影响，以及对电池输出性能的影响等;设计可视燃料电池结构，结合电势探针测试方法，利用阻抗等分析手段研究静态排水燃料电池中膜电极与双极板界面处的液滴运动特性，对比分析不同排水方式下液态水的移除效率。分析膜电极的微观结构对静态排水燃料电池输出性能的影响，进而优化电极结构，开发出适用于静态排水技术的膜电极，性能达到0.76 V@500 mA/cm2，项目对燃料电池的在航空、航天、交通等领域的发展有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
Highly stable nanostructured membrane electrode assembly based on Pt/Nb2O5 nanobelts with reduced platinum loading for proton exchange membrane fuel cells
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  • DOI：
    10.1039/c7nr01491k
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Zeng Yachao;Guo Xiaoqian;Wang Zhiqiang;Geng Jiangtao;Zhang Hongjie;Song Wei;Yu Hongmei;Shao Zhigang;Yi Baolian
  • 通讯作者：
    Yi Baolian
Palladium-nickel catalysts based on ordered titanium dioxide nanorod arrays with high catalytic peformance for formic acid electro-oxidation
基于有序二氧化钛纳米棒阵列的高催化甲酸电氧化钯镍催化剂
  • DOI：
    10.1039/c7ra00194k
  • 发表时间：
    2017-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Jiang, Shangfeng;Yi, Baolian;Shao, Zhigang
  • 通讯作者：
    Shao, Zhigang
有序化膜电极研究进展
  • DOI：
    10.13208/j.electrochem.151242
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    电化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蒋尚峰;衣宝廉
  • 通讯作者：
    衣宝廉
Vertically Aligned Titanium Nitride Nanorod Arrays as Supports of Platinum-Palladium-Cobalt Catalysts for Thin-Film Proton Exchange Membrane Fuel Cell Electrodes
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  • DOI：
    10.1002/celc.201500571
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    CHEMELECTROCHEM
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Jiang Shangfeng;Yi Baolian;Zhang Hongjie;Song Wei;Bai Yangzhi;Yu Hongmei;Shao Zhigang
  • 通讯作者：
    Shao Zhigang
High performance anion exchange ionomer for anion exchange membrane fuel cells
用于阴离子交换膜燃料电池的高性能阴离子交换离聚物
  • DOI：
    10.1039/c7ra01980g
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Gao Xueqiang;Yu Hongmei;Jia Jia;Hao Jinkai;Xie Feng;Chi Jun;Qin Bowen;Fu Li;Song Wei;Shao Zhigang
  • 通讯作者：
    Shao Zhigang

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  • 通讯作者：
    宋微

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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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