用于固体酸电解质的微弧氧化铝陶瓷膜支撑体的制备及其微观结构调控机制、相转化机理的研究

基本信息
批准号:51402307
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:郭兴华
学科分类:
依托单位:中国科学院金属研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杜克勤,郭泉忠,王勇,杜佳楠
关键词:
化学稳定性固体酸微弧氧化支撑体αAl2O3相
结项摘要

In this project, a problem will be solved concerning the badly chemical stability and structure defect of an anodic aluminum oxide (AAO) support for the composite AAO/CsH2PO4 film based on , a new solid acid fuel cell (SAFC). A micro-arc oxidation alumina (MOA) film containing high α-Al2O3 content is prepared by adding MgO-Y2O3 under a transient self-feedback control (TSFC) mode, and it will substitute for the AAO film as the new support of the CsH2PO4 electrolyte in this project. Study the controllable formation of the micropores in the MOA film under the TSFC mode, and explore the mechanism of phase transition and the kinetic law of grain growth by adding MgO-Y2O3. All of these will provide a theory basis for designing the MOA support with high α-Al2O3 content, homogeneous phases, small grains, great porosity and excellent mechanical property. Moreover, it will establish a scientific evaluation method of reliability for the MOA/CsH2PO4 composite film based on the distribution of the electrolyte, the chemical stability and the mechanical property of the support, electrochemical property of the composite film. This method will provide guidance for the optimal structure design of MOA/CsH2PO4 composite film.

针对固体酸燃料(SAFC)电池中阳极氧化铝(AAO)/CsH2PO4电解质复合膜中AAO支撑体的化学稳定性差和结构缺陷的问题,本项目拟采用暂态自反馈控制(TSFC)模式微等离子电解氧化技术,并引入MgO-Y2O3复合添加剂,设计一种高α-Al2O3含量的微弧氧化铝(MOA)陶瓷膜用于CsH2PO4电解质的支撑体。通过建立TSFC电参数控制与复合添加剂对MOA陶瓷膜微观结构演变和相转化的协同作用机制,形成高α-Al2O3含量的MOA陶瓷膜微观结构的控制技术,为制备出具有高化学稳定性,相分布均匀,晶粒细小,孔隙率高,力学性能优良的MOA陶瓷膜支撑体奠定理论基础。基于复合膜中的CsH2PO4分布情况,支撑体的化学稳定性和力学性能、复合膜的电化学性能等方面的分析评价,建立一套科学的MOA/CsH2PO4复合电解质膜可靠性评价方法,为优化设计MOA/CsH2PO4复合电解质提供依据。

项目摘要

本项目采用暂态自反馈控制(TSFC)模式微等离子电解氧化技术,设计一种高α-Al2O3含量的微弧氧化铝(MOA)陶瓷膜用于CsH2PO4电解质的支撑体,解决以MOA薄膜作为支撑体的SAFC复合电解质普遍存在的化学稳定性差的问题。本项目通过考察TSFC关键控制工艺参数对MOA陶瓷膜微观结构的影响以及添加剂MgO-Y2O3对MOA陶瓷膜微观形貌的影响,构建了TSFC模式下复合变频载波对MOA陶瓷膜微观结构变化和相转化的作用机制。在此基础上基于复合变频理论,建立了TSFC模式下微弧氧化过程的数学模型,并对关键参数进行了解析和实验验证,从理论层面实现了高α-Al2O3含量的MOA薄膜支撑体的微观结构和性能的人为化设计,为优化制备MOA/CsH2PO4复合电解质膜、组装放电性能稳定SAFC电池提供了坚实的理论和实验基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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