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Stabilizing high-efficiency iridium single atoms via lattice confinement for acidic oxygen evolution

Nano Research 2024年第4期17卷 2492-2498页

作者： Yibo wang Jiadong Jiang Zhaoping Shi Hongxiang Wu Jiahao Yang pengbo wang Shuai Hou Meiling Xiao Junjie Ge Changpeng Liu Wei Xing Laboratory of Advanced Power Sources Changchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China School of Applied Chemistry and Engineering University of Science and Technology of ChinaHefei 230026.China State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry Changchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China Jilin Province Key Laboratory of Low Carbon Chemical Power Changchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China Key Laboratory of Physics and Technology for Advanced Batteries Ministry of EducationCollege of PhysicsJilin UniversityChangchun 130012China

Stable and efficient single atom catalysts(SACs)are highly desirable yet challenging in catalyzing acidic oxygen evolution reaction(OER).Herein,we report a novel iridium single atom catalyst structure,with atomic Ir doped in tetragonal PdO matrix(IrSAs-PdO)via a lattice-confined *** optimized IrSAs-PdO-0.10 exhibited remarkable OER activity with an overpotential of 277 mV at 10 mA·cm^(-2) and long-term stability of 1000 h in 0.5 M H_(2)SO_(4).Furthermore,the turnover frequency attains 1.6 s^(-1) at an overpotential of 300 mV with a 24-fold increase in the intrinsic *** high activity originates from isolated iridium sites with low valence states and decreased Ir–O bonding covalency,and the excellent stability is a result of the effective confinement of iridium sites by Ir–O–Pd ***,we demonstrated for the first time that SACs have great potential in realizing ultralow loading of iridium(as low as microgram per square center meter level)in a practical water electrolyzer.

关键词： lattice confinement iridium single atoms ultralow iridium loading acidic oxygen evolution proton exchange membrane water electrolysis

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Degradation mechanisms and stabilization strategies of ruthenium-based catalysts for OER in the proton exchange membrane water electrolyzer

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Progress in Natural Science:Materials International 2024年第1期34卷 207-222页

作者： Ming Yang Hongxiang Wu Zhaoping Shi Yibo wang Jiahao Yang Jing Ni pengbo wang Yuqing Cheng Ziang wang Meiling Xiao Changpeng Liu Wei Xing Laboratory of Advanced Power Sources Changchun Institute of Applied Chemistry Chinese Academy of Sciences School of Applied Chemistry and Engineering University of Science and Technology of China Jilin Province Key Laboratory of Low Carbon Chemical Power Sources State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry Changchun Institute of Applied Chemistry Chinese Academy of Sciences

Designing economical oxygen evolution reaction(OER) electrocatalysts with high activity and long-term stability is essential to promote the scale-up applications of proton exchange membrane water electrolyzer(PEMWE) for hydrogen production. Ruthenium(Ru)-based materials with high intrinsic activity are hailed as the most promising catalysts, but still infeasible for practical application considering their long unresolved poor stability(only dozens of lifespan). Thus, tremendous efforts have been devoted to uncovering the degradation mechanisms and developing stabilization strategies for the Ru-based catalysts. In this review, starting from summarizing the fundamental understanding of deactivation mechanisms, a picture of the stability issue of Ru-based catalysts is proposed, which is followed by a detailed discussion on the recently developed strategies and progress made on enhancing durability. Finally, insights on the prospects for the future development of stable and practical Rubased OER catalysts are provided.

关键词： OER Ru-based catalysts PEMWE Degradation mechanisms Stabilization strategies

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Suppressing the lattice oxygen diffusion via high-entropy oxide construction towards stabilized acidic water oxidation

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Nano Research 2024年第3期17卷 1107-1113页

作者： Jing Ni Zhaoping Shi Yibo wang Jiahao Yang Hongxiang Wu pengbo wang Kai Li Meiling Xiao Changpeng Liu Wei Xing State Key Laboratory of Electroanalytic Chemistry Jilin Province Key Laboratory of Low Carbon Chemistry PowerChangchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China School of Applied Chemistry and Engineering University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China State Key Laboratory of Rare Earth Resource Utilization Changchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China

The scale-up deployment of ruthenium(Ru)-based oxygen evolution reaction(OER)electrocatalysts in proton exchange membrane water electrolysis(PEMWE)is greatly restricted by the poor *** the lattice-oxygen-mediated mechanism(LOM)has been identified as the major contributor to the fast performance degradation,impeding lattice oxygen diffusion to inhibit lattice oxygen participation is imperative,yet remains challenging due to the lack of efficient ***,we strategically regulate the bonding nature of Ru–O towards suppressed LOM via Ru-based high-entropy oxide(HEO)*** lattice disorder in HEOs is believed to increase migration energy barrier of lattice *** a result,the screened Ti_(23)Nb_(9)Hf_(13)W_(12)Ru_(43)O_(x) exhibits 11.7 times slower lattice oxygen diffusion rate,84%reduction in LOM ratio,and 29 times lifespan extension compared with the state-of-the-art RuO_(2) *** work opens up a feasible avenue to constructing stabilized Ru-based OER catalysts towards scalable application.

关键词： ruthenium-based high-entropy oxide suppressing the lattice oxygen diffusion acidic oxygen evolution reaction

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三芯电缆中间接头压接缺陷多物理场及温度梯度场分析

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高电压技术 2024年第4期50卷 1769-1780页

作者：徐翀王鹏博杨帆卢旭李星田杰输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆400044 国网能源研究院有限公司北京102209 南方电网深圳供电公司深圳518000

为解决传统电缆中间接头压接缺陷识别温度敏感性差、环境影响因素多、设备检测精度低等问题,提出了一种基于温度梯度矢量分析的电缆中间接头缺陷识别方法。通过对10 kV三芯电缆开展多场耦合计算,采用矢量分析方法获得了电缆中间接头的... 详细信息

为解决传统电缆中间接头压接缺陷识别温度敏感性差、环境影响因素多、设备检测精度低等问题,提出了一种基于温度梯度矢量分析的电缆中间接头缺陷识别方法。通过对10 kV三芯电缆开展多场耦合计算,采用矢量分析方法获得了电缆中间接头的温度梯度场和热流密度分布矢量图,形成了电缆中间接头温度梯度场分布规律。结果表明:电缆中间接头表面温度梯度主要受x方向(电缆径向)温度梯度的影响;正常接头表面温度变化率不超过16.6%,其表面温度梯度变化率达49.8%;缺陷接头表面温度变化率不超过21.8%,其表面温度梯度变化率达57.8%,温度梯度场相较温度场有更高的检测灵敏度。开展电缆中间接头温度梯度场分析研究,对电缆接头致热型缺陷运维效率提升有积极意义。

关键词：电缆中间接头矢量分析温度梯度热流密度运维效率

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电容屏破损缺陷局部放电过程规律特征及仿真分析

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2860-2872页

作者：杨帆张玉琛王鹏博吴兴旺吴杰输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网安徽省电力有限公司合肥230061

油纸电容式变压器套管因性能好、成本低而被广泛采用。当电容屏存在边缘破损工艺缺陷时易发生局部放电,进而会改变油纸绝缘性能,缩短套管使用寿命,严重时危及电网设备安全运行。为研究电容屏破损局部放电过程变化规律,明确放电发展阶段... 详细信息

油纸电容式变压器套管因性能好、成本低而被广泛采用。当电容屏存在边缘破损工艺缺陷时易发生局部放电,进而会改变油纸绝缘性能,缩短套管使用寿命,严重时危及电网设备安全运行。为研究电容屏破损局部放电过程变化规律,明确放电发展阶段,该文搭建了缺陷套管放电实验模型分析局放过程中相位谱图、放电量等参数发展规律,并基于实验规律及流体漂移扩散理论、固体双极电荷传输理论,建立了末屏缺陷针板沿面放电过程仿真模型,结合仿真中电荷形态变化、放电时间及油纸界面电荷密度分布对电容屏破损放电过程进行阶段划分:放电初始阶段,铝箔尖端电荷聚集发生电晕放电;放电发展阶段,尖端处带电粒子在电场作用下向油纸发展,小部分达到油纸界面产生沿面放电;放电破坏阶段,经过长时间沿面放电进入油纸发生预击穿,电场强度更大使带电粒子能量更高,冲击油纸表面造成油纸表面纤维素断裂炭化形成通道。仿真结果与实验结论相对应,证明了仿真的有效性。该文的研究成果进一步阐明了油纸套管电容屏工艺缺陷局部放电的过程及机理。

关键词：油纸套管电容屏工艺缺陷针-板沿面放电电荷分布仿真放电过程阶段

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特高压并联电抗器铁芯振动及噪声特征研究

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高电压技术 2024年第2期50卷 725-736页

作者：杨帆张相杰王鹏博罗汉武李昉李文震重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网内蒙古东部电力有限公司通辽028000

特高压并联电抗器因其铁芯是以铁芯饼与气隙垫块交替堆叠而成的结构特点,导致其运行过程中振动强度远超同电压等级的变压器,易出现振动超标等问题,现有计算方法对特高压并联电抗器铁芯振动特征还无法准确表征。鉴于此,该文针对1台特高... 详细信息

特高压并联电抗器因其铁芯是以铁芯饼与气隙垫块交替堆叠而成的结构特点,导致其运行过程中振动强度远超同电压等级的变压器,易出现振动超标等问题,现有计算方法对特高压并联电抗器铁芯振动特征还无法准确表征。鉴于此,该文针对1台特高压并联电抗器的铁芯振动机理及产生的噪声进行研究,结合磁-结构-声多场耦合分析,对铁芯所受麦克斯韦力及磁致伸缩力进行仿真计算,将结构场计算结果进行快速傅里叶变换后作为载荷激励进而计算由电抗器振动产生的噪声,并单独分析磁致伸缩力和麦克斯韦力对电抗器铁芯振动造成的影响。结果表明:电抗器运行过程中电抗器铁芯旁轭中部产生的振动最剧烈,电抗器周围产生的噪声最大。对比麦克斯韦力与磁致伸缩力对电抗器铁芯振动的影响发现,同时考虑两个力时铁芯振动小于未考虑磁致伸缩力的情况,证明影响电抗器铁芯振动的两个力存在相互衰减作用。

关键词：特高压并联电抗器多物理场耦合计算振动噪声磁致伸缩麦克斯韦力

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Parameter vertex method and its parallel solution for evaluating the dynamic response bounds of structures with interval parameters

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2018年第6期61卷 62-74页

作者： ZhiPing Qiu pengbo wang Institute of Solid Mechanics Beihang University Beijing 100191 China

In this article, we propose a parameter vertex method to determine the upper and lower bounds of the dynamic response of structures with interval parameters, which can be regarded as an extension of the matrix vertex method proposed by Qiu and wang. The matrix vertex method requires considerable computation time and encounters the dependency problem in practice,thereby limiting its application in engineering. The proposed parameter vertex method can avoid the dependency problem, and the number of possible vertex combinations in the proposed method is significantly less than that in the matrix vertex *** parameter vertex method requires that each matrix element in the dynamic differential equation is monotonic with respect to the uncertain parameter, and that the dynamic response reaches its extreme value when the uncertain parameter is at its *** further reduce the runtime, both vertical and transversal parallel algorithms are introduced and integrated into the parameter vertex method to improve its computational efficiency. Two numerical examples are presented to demonstrate the proposed method combined with both parallel algorithms. The performances of the two parallel algorithms are thoroughly studied. The parameter vertex method combined with parallel algorithm can be used for large-scale computing.

关键词： parameter vertex method dynamic response interval parameter parallel algorithm upper and lower bounds

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Siglec-E影响小白菊内酯靶向MAPK/NF-κB通路抑制小胶质细胞M1极化

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陆军军医大学学报 2024年第7期46卷 651-660页

作者：付文莹王鹏博唐翔宇冯力元黄钰婷李鹏陆军军医大学(第三军医大学)药学与检验医学系生药学与中药学教研室重庆400038 陆军军医大学(第三军医大学)药学与检验医学系药剂学教研室重庆400038

目的探讨唾液酸结合样凝集素E(sialic acid binding lectin E,Siglec-E)对小白菊内酯(parthenolide,PTL)抑制脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠小胶质细胞(BV2)M1极化作用的影响。方法①从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)获取Siglece相关小鼠脑组织单细胞测序数据,分为野生型组(WT,n=3)和敲除型组(Siglece^(-/-),n=4)。从中筛选出小胶质细胞并分析相关差异基因及通路富集。通过shRNA干扰技术构建BV2细胞株模型,得到NC-shRNA BV2和Siglece-shRNA BV2细胞并检测Siglec-E(Siglece)表达水平。②将NC-shRNA和Siglece-shRNA细胞分别分为Control组、LPS组、PTL组和PTL+LPS组(n=3),采用RT-qPCR检测小胶质细胞M1极化标志物iNOS、IL-1β和IL-6的mRNA水平。将Siglece^(fl/fl)和Cx3cr1^(cre)小鼠交配,获得小胶质细胞特异性Siglec-E缺失(Siglece^(fl/fl)×Cx3cr1^(cre))小鼠,并建立LPS诱导的神经炎症模型。③将出生4 d的各9只WT和Siglece^(fl/fl)×Cx3cr1^(cre)雄鼠分成Control组、LPS组和PTL+LPS组(n=3)。采用RT-qPCR、免疫荧光技术和Western blot验证敲除效果以及极化相关通路,研究Siglec-E影响PTL抑制小胶质细胞M1极化的机制。结果与NC-shRNA组比较,Siglece-shRNA组中Siglec-E表达显著降低(P<0.01),说明SiglecE敲除细胞模型建立成功。在LPS刺激的条件下,与Control组比较,NC-shRNA细胞和Siglece-shRNA细胞的iNOS、IL-1β和IL-6的mRNA水平均显著上调(P<0.01)。PTL与LPS共同作用下,NC-shRNA细胞中上述M1极化的标志物均明显下降(P<0.05)。而对于Siglece-shRNA细胞,上述M1极化的标志物无显著下调。PTL对BV2细胞JNK、IκB蛋白的磷酸化具有抑制作用(P<0.01),也可抑制NF-κB核转位,而下调Siglec-E则会减弱该作用。与WT组小鼠比较,Siglece^(fl/fl)×Cx3cr1^(cre)小鼠小胶质细胞Siglec-E表达显著降低(P<0.01),PTL对Siglece^(fl/fl)×Cx3cr1^(cre)小鼠小胶质细胞NF-κB磷酸化水平的抑制作用也降低。结论小胶质细胞Siglec-E缺失会减弱PTL靶向MAPK/NF-κB通路对其M1极化的抑制作用。

关键词：唾液酸结合样凝集素E 小胶质细胞小白菊内酯 M1极化

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550kV气体绝缘母线大电流工况下温升特性分析

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 76-85页

作者：侯世英罗澳杨帆王鹏博权帅峰孙帅重庆大学电气工程学院重庆400044 西安西电开关电气有限公司陕西西安710077 广东省电力装备可靠性企业重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院) 广东广州510080

探究气体绝缘母线在超高压大电流工况下的温升特性对设备的正常运行以及监测维护意义重大。然而,在长期大电流负荷运行下,因接触异常等原因导致母线在较小封闭空间内产生大量热量,极易造成局部过热严重威胁设备安全运行。针对这一问题,... 详细信息

探究气体绝缘母线在超高压大电流工况下的温升特性对设备的正常运行以及监测维护意义重大。然而,在长期大电流负荷运行下,因接触异常等原因导致母线在较小封闭空间内产生大量热量,极易造成局部过热严重威胁设备安全运行。针对这一问题,本文以550kV气体绝缘母线为研究对象,构建了考虑接触电阻的3维电磁-温度-流体多场耦合模型,计算其在1.1倍额定电流(8800A)、气压0.3MPa条件下的母线温度分布,并搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。基于验证后的可靠模型,进一步探究了通流水平、SF_(6)气压及接触状态对母线温度分布的影响规律。结果表明:母线最高温度位于盆子凹面处电接触部位顶部(约为54℃),该端触头上方SF_(6)温度比导杆上方高近15℃,凹面处触头径向温度梯度明显低于凸面处触头径向温度梯度;在非等温自然对流的情况下,母线温度整体呈径向上高下低、轴向端部高中间低的规律分布;母线温度随通流水平提高呈非线性上升、随SF_(6)气压增大呈近似线性下降,可在一定范围内提高设备绝缘气体压强以降低设备运行温度;异常电接触处温度随阻值增大近似线性增加,而电接触异常往往是母线过热的主要风险点。研究结果可为超高压大电流气体绝缘设备产品设计及状态监测提供参考。

关键词：气体绝缘母线多物理场耦合温升特性接触电阻影响因素

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V2G中基于区块链的在线/离线跨域身份认证方案

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信息网络安全 2024年第4期24卷 587-601页

作者：石润华杨婧怡王鹏博刘华伟华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对车辆到电网(Vehicle to Grid,V2G)中进行跨域身份认证时容易造成实时性较差及隐私泄露的问题,文章提出了一种基于区块链的高效跨域身份认证方案。首先,该方案采用了在线/离线签名技术,在车辆空闲时进行离线签名,当车辆在其他区域进... 详细信息

针对车辆到电网(Vehicle to Grid,V2G)中进行跨域身份认证时容易造成实时性较差及隐私泄露的问题,文章提出了一种基于区块链的高效跨域身份认证方案。首先,该方案采用了在线/离线签名技术,在车辆空闲时进行离线签名,当车辆在其他区域进行跨域认证时只需在离线签名的基础上进行在线签名,降低了系统的计算开销,缩短了认证时间,并使用聚合签名及验证技术,引入批量验证的思想,提高了验证效率。然后,使用智能合约技术,在区块链上存储车辆公钥及离线签名等信息,降低了车辆的存储负担,也保证了密钥的安全性。最后,通过与其他方案对比和实验仿真,结果表明,该方案减少了签名及验证的时间开销,并且使用智能合约在区块链上存储信息的开销较小。基于q-Strong Diff ie-Hellman问题的难解性,证明了该方案是安全的,并且满足所有期望和安全要求。

关键词：车辆到电网跨域认证在线/离线签名聚合签名区块链

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