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低温固体氧化物燃料电池的半导体离子异质结构复合电解质

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低温固体氧化物燃料电池的半导体离子异质结构复合电解质

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：朱德才杨敏贾鑫刘佳美张英博李忻放欧阳玉昭高小薇刘中庆于江宇柏嬉嬉朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室

固体氧化物燃料电池（SOFCs）作为一种可将化学能直接转化为电能的清洁能源装置,受到了研究者广泛关注。目前SOFCs技术的主要挑战是通过探索替代电解质材料来降低SOFCs的工作温度（350-600℃）,这可以显著降低成本,提高使用寿命,从而获... 详细信息

固体氧化物燃料电池（SOFCs）作为一种可将化学能直接转化为电能的清洁能源装置,受到了研究者广泛关注。目前SOFCs技术的主要挑战是通过探索替代电解质材料来降低SOFCs的工作温度（350-600℃）,这可以显著降低成本,提高使用寿命,从而获得更广泛的市场认可[1]。在之前的研究中,具有快速离子电导和高催化活性的钙钛矿BaSrFeSbO（BSFSb）与萤石结构SmCeO（SDC）的半导体离子复合异质结构被用作电解质,在550℃下表现出>0.1Scm的高离子电导率并实现了显着的燃料电池性能>1000mWcm[2]。本工作以具有离子-电子混合导电且较高的电导率以及氧渗透率的ABO型氧化物为研究对象,制备了稀土Sc在B位掺杂的BaSrFeScO（BSFSc0.1）阴极材料和SDC复合的半导体离子异质结构材料,研究了在低温区（460-550℃）范围内它们分别作为SOFCs的电解质材料的电化学性能。在测试温度为550℃,BSFSc0.1-SDC复合质量比为7:3时,具有最优的电解质性能,单电池最大输出功率密度为523.44mWcm。由于BSFSc0.1和SDC晶粒之间的界面效应,两相材料之间界面能带重构和电荷转移形成内建电场,从而促进了BSFSc0.1和SDC颗粒界面处的离子传导,获得了优异的电池性能。

关键词：固体氧化物燃料电池钙钛矿 ABO3型氧化物 Ba0.5Sr0.5Fe0.9Sc0.1O3-δ 电解质

萤石结构稀土材料和钙钛矿半导体构成的p-n异质结构材料在电化学能量转换器件中的应用

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第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：刘佳美朱德才贾鑫张英博李忻放欧阳玉昭高小薇刘中庆于江宇柏嬉嬉朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室

低温固体氧化物燃料电池（LT-SOFCs）作为一种高转化率的清洁能源装置,长期以来一直是公众关注的焦点[1]。铈基氧化物（CeO）作为LT-SOFCs电解质时具有Ce/Ce氧化还原循环储存和释放氧气的特性。然而,纯CeO的热稳定性较差,在高温下烧结... 详细信息

低温固体氧化物燃料电池（LT-SOFCs）作为一种高转化率的清洁能源装置,长期以来一直是公众关注的焦点[1]。铈基氧化物（CeO）作为LT-SOFCs电解质时具有Ce/Ce氧化还原循环储存和释放氧气的特性。然而,纯CeO的热稳定性较差,在高温下烧结易导致其储放氧能力和催化活性迅速下降。此外,纯CeO是绝缘体,其离子电导率很低(10S·cm)。三价稀土（RE）阳离子(Sm和Nd等)掺杂是克服这些问题的方法之一。因为RE阳离子的掺杂会导致CeO晶格无序的同时产生应力,增加氧从CeO晶格到其表面的迁移率和氧空位浓度,致使氧离子电导率急剧上升;并由于电荷中性和非化学计量补偿而降低氧空位形成的活化能。另外,异质结构在电解质材料中的应用也可以促进材料离子电导率的提高[2]。基于p型立方钙钛矿BaKFeCoO（BKFC）和n型萤石SmNdCeO（SNDC）构建半导体异质结构材料并作为电解质被应用在LT-SOFCs中。在550℃工作温度下获得了911mW·cm的高功率密度,比纯BKFC作为电解质的LT-SOFC(411mW·cm)高20%,并且最高的离子电导率为0.14S·cm。对p-n异质结的深入分析表明,异质结构抑制电子传输的同时增强离子传输并改善了LT-SOFCs的电化学性能。

关键词：稀土元素燃料电池异质结构萤石结构钙钛矿结构

具有Ruddlesden-Popper结构Sm1.2Sr0.8Ni0.6Fe0.4O4+δ氧化物用于高性能低温固体氧化物燃料电池复合电解质

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具有Ruddlesden-Popper结构Sm1.2Sr0.8Ni0.6Fe0.4O4+δ氧化物用于...

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：欧阳玉昭朱德才贾鑫刘佳美张英博李忻放高小薇刘中庆于江宇柏嬉嬉朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室

在固体氧化物燃料电池（SOFCs）领域,降低工作温度并且保持优异的功率输出是世界研究发展的趋势[1]。因此,在低温范围（300-600℃）内开发出优异离子电导率的新型电解质具有重要的战略意义。半导体异质结构的复合电解质材料在低温范围... 详细信息

在固体氧化物燃料电池（SOFCs）领域,降低工作温度并且保持优异的功率输出是世界研究发展的趋势[1]。因此,在低温范围（300-600℃）内开发出优异离子电导率的新型电解质具有重要的战略意义。半导体异质结构的复合电解质材料在低温范围可以展现优异的电化学性能,已经引起了极大的关注[2]。Ruddlesden-Popper（R-P）结构材料是一种对O具有高效催化性能的电极材料,但在电解质中的应用却非常新颖。本研究中我们使用具有R-P结构的P型半导体SmSrNiFeO（SSNF）氧化物和具有氧离子传导的N型半导体SmNdCeO（SNDC）氧化物构建SSNF-SNDC异质结构,使用5SSNF-5SNDC的最优成分的燃料电池在550℃下获得了1056mW·cm的最大输出功率密度以及1.114V的高开路电压。通过欧姆极化斜率发现,在450℃-550℃温度范围内,5SSNF-5SNDC(0.101-0.201S·cm)的离子电导率明显高于SSNF(0.083-0.111S·cm)和SNDC(0.037-0.173S·cm)。因此,所构建的P-N异质结构有助于提高电化学性能,从而促进氧离子的传导并提高离子电导率。这些结果表明,具有R-P结构的氧化物材料不仅是一种良好的电极材料,还具有优异的电解质性能。

关键词： Ruddlesden-Popper结构电化学性能离子电导率复合电解质 P-N异质结构

采用直接固相混合法抑制氧化铈基电解质短路问题

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采用直接固相混合法抑制氧化铈基电解质短路问题

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：张英博朱德才贾鑫刘佳美李忻放欧阳玉昭高小薇刘中庆于江宇柏嬉嬉朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室

固体氧化物燃料电池（SOFCs）是一种新型的能源转化装置,由于其高效、无污染、全固态结构和广泛的燃料适应性,在当今世界大量依赖化石燃料的情况下得到了普及。SOFCs由阴极,阳极,以及电解质三个结构部分组成,其中电解质作为核心部件,起... 详细信息

固体氧化物燃料电池（SOFCs）是一种新型的能源转化装置,由于其高效、无污染、全固态结构和广泛的燃料适应性,在当今世界大量依赖化石燃料的情况下得到了普及。SOFCs由阴极,阳极,以及电解质三个结构部分组成,其中电解质作为核心部件,起到传导离子,在阴极和阳极间形成导电通路的关键作用。SOFCs对电解质材料的要求较高,尤其是在运行温度下需要较高的离子电导率,才能保证电池高性能工作。氧化铈（CeO）是一种萤石型稀土金属氧化物,基于氧化铈的电解质在相同温度下具有比钇稳定氧化锆（YSZ）更高的离子电导率[1],近年来被广泛应用于SOFCs的电解质材料。但在燃料电池工作环境下,由于CeO的Ce在H气氛中倾向于还原为Ce,产生的电子会形成短路电流,造成开路电压的降低,影响电池的输出性能[2]。本工作采用直接固相混合法,将绝缘体材料无定形氧化铝（AlO）与CeO进行球磨,最终得到均匀的两相复合电解质材料AlO/CeO,并用喷涂了NiCoAlLiO（NCAL）的泡沫镍用作阴极和阳极,进一步制备成燃料电池。由于两种材料相差较大的禁带宽度,使得在两种材料的界面处会产生一个势垒阻挡电子的运输,因还原产生的电子受到阻挡无法在电解质内内部定向移动形成短路电流,从而抑制了氧化铈基电解质的短路问题,提升了燃料电池的开路电压。通过实验测试,CeO作为电解质时在550℃的工作气氛下具有1.04V的开路电压,而复合电解质材料AlO/CeO在相同的测试条件下将开路电压提升到1.14V。

关键词：稀土氧化物氢能固体氧化物燃料电池电解质

(e-/O2-/H+)三重传导的钴基钙钛矿电解质及其异质复合氧化物材料的制备与性能研究

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(e-/O2-/H+)三重传导的钴基钙钛矿电解质及其异质复合氧化物材料...

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：李忻放朱德才贾鑫刘佳美张英博欧阳玉昭高小薇刘中庆于江宇柏嬉嬉朱成军内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室

现如今,伴随着各个国家对能源的需求增多,所带来的的环境污染问题也尤为严重,因此选择环境友好型的能源成为重要的研究方向。而固体氧化物燃料电池（SOFC）凭借着能量转换率高、环境污染低、燃料种类丰富等优点被各国大力发展。一直以... 详细信息

现如今,伴随着各个国家对能源的需求增多,所带来的的环境污染问题也尤为严重,因此选择环境友好型的能源成为重要的研究方向。而固体氧化物燃料电池（SOFC）凭借着能量转换率高、环境污染低、燃料种类丰富等优点被各国大力发展。一直以来操作温度过高是限制燃料电池商业化的重要原因,因此将工作温度降低到较低的温度范围（300-600℃）成为SOFC的发展趋势。而伴随着温度的降低电极的催化活性与电解质的离子导电率都会大幅下降。而(e/O/H)三重传导的钴基钙钛矿结构（ABO）作为电解质有着质子传导与氧离子传导两种传导方式,使其有着优异的离子导电率,并且由于钴基钙钛矿材料有一定的阴极功能,所以可以提高电池的电催化活性,将其与半导体氧化物进行复合形成异质结,可以促进离子传导,抑制电子运输,从而获得更高的电池性能。因此,我们通过固相法合成了一种(H/O/e)三电荷导电材料BaSrScTaO（BSSTC）,并将其与半导体材料ZnO结合作为半导体-离子导体复合电解质材料。通过测试发现,它在400℃-550℃具有良好的离子电导率和燃料电池性能。一方面,复合材料可以形成p-n异质结,形成内建电场,从而促进离子电导率,抑制电子电导率。另一方面,由于该材料是离子-电子混合导体,具有良好的催化活性,因此具有优良的电化学性能。我们的研究结果表明,它是一种很有前途的电解质材料。

关键词：固体氧化物燃料电池三电荷传导半导体离子导体材料电解质

换流阀高压直流电容聚丙烯材料选型关键参数与方法

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高电压技术 2024年第6期50卷 2354-2362页

作者：冉昭玉刘雨杭孟礼李琦电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

高压直流电容器作为海上风电柔直换流阀中功率模块的重要部件,是换流阀中国产化程度最低的核心元件。双向拉伸聚丙烯(biaxially-oriented polypropylene,BOPP)薄膜的介电与储能特性直接影响电容耐压等级和容量,目前大量依赖进口。为了... 详细信息

高压直流电容器作为海上风电柔直换流阀中功率模块的重要部件,是换流阀中国产化程度最低的核心元件。双向拉伸聚丙烯(biaxially-oriented polypropylene,BOPP)薄膜的介电与储能特性直接影响电容耐压等级和容量,目前大量依赖进口。为了应对电容器紧凑化发展的趋势及其在复杂运行工况下长期安全稳定运行的挑战,开展了聚丙烯材料选型关键参数研究。调研并选取国内外主要电容厂家现有的聚丙烯材料,结合粒料与表面材料微观结构、结晶参数、介电性能等实验测试分析,基于神经网络分析发现,影响聚丙烯材料介电储能特性的关键影响因素包括等规度、灰分、结晶参数、高温高场下介质损耗及泄漏电流,从而为换流阀高压直流电容聚丙烯材料选型提供依据。结果表明,国产超纯粒料相较于进口粒料所对应的聚丙烯薄膜关键物化参数差距较小,85℃高温下充放电效率90%对应的电场强度及储能密度基本相当,交直流叠加电场650 kV/mm以内,薄膜充放电效率维持在同一水平,因此有望应用于换流阀实际工程。

关键词：直流电容器聚丙烯选型微观结构介电储能性能

槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1138-1147页

作者：王远欧阳振宇夏严朱晨琳林昭武浙江大学力学系流体工程研究所杭州310027 宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 中国计量大学机电工程学院杭州310018

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边... 详细信息

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边界法,引入泰勒波动板模型,探讨槽道中微生物在各向异性黏弹性流体中的游动特性;重点分析槽道壁面约束对微生物行为特征的影响规律.数值模拟结果表明,与自由游动相比,槽道中微生物游动呈现加速现象,而且槽道壁面附近加速效果更显著.另外,槽道中微生物游动效率比自由游动时更高.进一步受力分析,发现流体压力对微生物游动起推动作用,黏性力起阻碍作用.与这两者相比,聚合物产生的弹性力则小很多,几乎可以忽略.槽道中微生物受到更大的流体压力,认为加速现象与此相关.

关键词：微生物黏弹性流体各向异性槽道浸没边界法

代谢重编程在宫颈癌发展及治疗中作用的研究进展

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中国肿瘤生物治疗杂志 2024年第2期31卷 183-188页

作者：甘玉清(综述) 莫凌昭(审阅) 广西医科大学附属肿瘤医院妇瘤科广西南宁530021 北海市妇幼保健院广西北海536000

宫颈癌是全球女性第四大常见恶性肿瘤,由于其复杂性及异质性,患者病死率仍然较高。代谢重编程是肿瘤细胞的一个重要特征,通过癌基因的突变、抑癌基因的失活、信号转导途径失调和肿瘤微环境(TME)紊乱等发挥代谢重编程的致癌作用。随着从... 详细信息

宫颈癌是全球女性第四大常见恶性肿瘤,由于其复杂性及异质性,患者病死率仍然较高。代谢重编程是肿瘤细胞的一个重要特征,通过癌基因的突变、抑癌基因的失活、信号转导途径失调和肿瘤微环境(TME)紊乱等发挥代谢重编程的致癌作用。随着从人乳头状瘤病毒(HPV)感染到宫颈癌发生至侵袭与转移,宫颈癌代谢表型也在演变。HPV癌蛋白通过诱导代谢相关基因的表达改变细胞代谢模式促进宫颈癌的发生,上调有氧糖酵解以满足肿瘤细胞的增殖,增强脂肪酸代谢和有氧糖酵解以满足宫颈癌的淋巴结转移。此外,代谢重编程通过多种机制影响宫颈癌的治疗,例如代谢产物改变导致氧化应激失调介导的顺铂耐药、代谢相关基因重塑TME而出现的免疫抑制。在某些情况下,针对这些代谢途径和相关代谢酶的代谢抑制剂联合免疫治疗可成为宫颈癌的新型治疗方式。本文综述了代谢重编程在宫颈癌中的研究进展,为研发新的生物标志物和治疗靶点提供了新的策略。

关键词：宫颈癌代谢重编程肿瘤微环境铂耐药免疫治疗

掩盖在“代数运算”背后的几何背景——以高考“平面向量”试题为例

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中小学数学（高中版） 2024年第1期 36-37页

作者：欧阳尚昭北京市顺义区牛速发发山第一中学

一般来说,高考中有关“平面向量”的试题大多数都比较简单,基本上经过有限的、简单的运算就可以求出结果,因此,许多试题中的几何背景就被“代数运算”所掩盖.如果不仅仅以解题本身为目的,而是从解题研究的角度来探讨其几何背景,将会是... 详细信息

一般来说,高考中有关“平面向量”的试题大多数都比较简单,基本上经过有限的、简单的运算就可以求出结果,因此,许多试题中的几何背景就被“代数运算”所掩盖.如果不仅仅以解题本身为目的,而是从解题研究的角度来探讨其几何背景,将会是一件非常有意义的事情.

关键词：平面向量代数运算高考解题研究几何背景试题掩盖