2024
高性能质子导体电解质的设计与应用
创新训练项目
工学
能源动力类
一年期
B、学生来源于教师科研项目选题
曹飞
指导教师
本研究课题主要是以开发具有高电导率和烧结性能的质子导体电解质材料为目的，采用的方法是通过掺杂和制造缺陷结构来提高质子导体电解质的性能。本课题主要是向BaCeO3和BaZrO3基的质子导体中掺杂加入可以溶出碱性金属元素，利用金属元素溶出以后给材料造成的缺陷结构和掺杂元素本身对材料的修饰作用来提高质子导体材料的电导率和烧结性能。通过掺杂不同比例的碱性金属和制造不同大小的缺陷结构，经过测试以后来考察最佳的掺杂和缺陷比例，并将性能最优的材料应用于质子导体固体氧化物燃料电池中，为SOFC的工业化以及未来发展做出贡献。同时，阐明关于材料电导率和烧结性能提高的科学问题。
该项目需要学生对能源方向或物理方向或化学方向等学科有所了解，以下5个方面了解其中1~2项即可：
1.材料科学与工程： 对于电解质材料的设计、合成和性能评估需要深入的材料科学知识。了解材料的结构、性能、合成方法等方面是必要的。
2.电化学： 了解电解质材料在燃料电池中的电化学性质，包括离子导电性、电子导电性、电极反应等方面的知识。
3.固体氧化物燃料电池技术： 对固体氧化物燃料电池的工作原理、系统设计和性能优化有深入的理解。这可能包括了解高温操作环境、堆结构设计等方面的知识。
4.分析与表征技术： 使用各种分析与表征技术对材料进行表征，如X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析等，以深入了解材料的结构和性质。
5.能源工程： 对能源系统和燃料电池技术的基本原理和应用有一定的了解，以便更好地将电解质材料应用于实际系统。