课题基金 / 基金详情

稀土储氢合金在高能效金属空气电池中的应用

批准号:
51971004
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李星国
依托单位:
学科分类:
金属能源与环境材料
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
李星国

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
使用水系电解质的金属空气电池具有理论储能密度高、材料成本低等优势,是极具前景的高性能电池。但Mg、Al等活泼金属在水溶液中不可避免会发生自腐蚀并析出氢气,不仅造成能量效率的巨大损失,也是巨大的安全隐患。本项目拟利用稀土储氢合金的可逆吸放氢性能,对金属水解产生的氢中间体进行调控,抑制析氢副反应,从而提高金属空气电池的能量效率。向金属空气电池的负极区引入储氢合金后,体系存在金属的直接氧化、储氢合金吸放氢、金属和储氢合金间氢和电子的转移等一系列相互耦合的过程。本项目将通过电化学原位光谱和质谱研究上述过程的动力学,阐明电化学过程中的氢电转移机制;进一步通过稀土储氢合金结构优化、表面改性以及电池各组件的整体优化,研制出全电池原理样机。本项目的实施不仅为高性能金属空气电池的研发提供了新的思路,对于拓展传统稀土储氢合金的功能,促进稀土资源均衡高效利用也有重要意义。
英文摘要
Metal air batteries using aqueous electrolytes are highly attractive due to their high theoretical energy storage density and low material cost. However, reactive metals such as magnesium or aluminum are subjected to inevitable hydrolysis reaction by forming hydrogen, which will cause severe loss of energy efficiency and also safety concerns. This project proposes to use the reversible hydrogen absorption/desorption properties of rare earth hydrogen storage alloys to inhibit H2 formation by controlling the hydrogen intermediate in the hydrolysis reaction, which will promote the energy generation efficiency of the metal air battery. After introducing rare earth hydrogen storage alloys into the anode chamber of metal air batteries, there exist coupled processes including direct oxidation of metal, hydrogen absorption/desorption of the hydrogen storage alloy and the electron and hydrogen transfer between the metal and the hydrogen storage alloy. In this project, we will develop in situ spectroscopy and mass spectroscopy approaches to study the above mechanisms in the operation of the battery, which, together with structure control and surface modification of the rare earth hydrogen storage alloy as well as optimization of the battery components, eventually lead to the development of a prototype full battery. This project will provide new insights into the development of high performance metal air batteries. It also extend the functionality of conventional rare earth hydrogen storage alloys, which is of critical importance for more balanced, value added utilization of the rare earth resources.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.31635/ccschem.020.202000255
发表时间: 2020-07
期刊: CCS Chemistry
影响因子: 11.2
作者: [Yong Wu, Yanru Guo, Hongen Yu, Xiaojing Jiang, Yuxuan Zhang, Yue Qi, Kai Fu, Lei Xie, Guoling Li, Jie Zheng, Xingguo Li]
通讯作者: Xingguo Li
DOI: --
发表时间: 2023
期刊: 上海金属
影响因子:
作者: [李星国]
通讯作者: 李星国
DOI: 10.1016/j.jssc.2021.122408
发表时间: 2021-07-15
期刊: JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY
影响因子: 3.3
作者: [Chen, Shunpeng, Wu, Xiao, Li, Xingguo]
通讯作者: Li, Xingguo
DOI: --
发表时间: 2022
期刊: 应用化学
影响因子:
作者: [李星国]
通讯作者: 李星国
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    等离子体法合成金属/碳复合纳米颗粒及其催化制氢性能
    • 批准号:
      51771002
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      63.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      李星国
    • 依托单位:
    石墨烯修饰的新型轻质稀土金属间化合物及其高容量储能特性研究
    • 批准号:
      51431001
    • 项目类别:
      重点项目
    • 资助金额:
      350.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      李星国
    • 依托单位:
    低温等离子体制备金属/碳复合结构高性能电极材料的关键技术和机理研究
    • 批准号:
      11375020
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      85.0万元
    • 批准年份:
      2013
    • 负责人:
      李星国
    • 依托单位:
    金属有机框架(MOFs)为前驱体的催化剂制备与催化氨硼烷储氢性能研究
    • 批准号:
      51071003
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      38.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      李星国
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金