PDF《崔大安现工作单位及职位 南卡罗莱纳大学（美国）博士后》

1 姓名崔大安 性别男出生年月

1978 年3月出生地 中国大连 婚姻状况 已婚 政治面貌 群众 国籍中国 从事专业 化学工程,电化学,新能源 现工作单位及职位 南卡罗莱纳大学(美国)博士后 人事关系所在单位 大连市人才交流中心 学习及工作经历: (从大学开始填,内容包括时间、单位、学位、所学专业、从事专业、专业技术 职务情况,时间段要连续,准确到月份) 1996.

09-2000.07,沈阳化工大学化学工程系,化学工程与工艺专业,学士学位 2000.08-2002.08,大连三鼎集团,助理工程师 2002.09-2005.07,广西大学化学化工学院,化学工程与工艺专业,硕士学位 2005.08-2009.08,中国科学院大连化学物理研究所,化学工程专业,博士学位 2009.09-现在, 美国 University of South Carolina (Columbia), Department of Mechanical Engineering, SOFC Center of Excellence, 博士 后研究人员,从事便携电源开发及发电系统优化. 如内容较多,本栏目填不下时,可另纸接续(下同) .

2 主要学术成就、科技成果及创新点: 本人所取得的学术成就与成果主要体现在以下几个方面: 在中国科学院大连化学物理研究所读博期间(2005.08-2009.08) : 新的固体氧化物燃料电池构型的出现和计算技术的发展使得SOFC数学模型在 其结构和计算方法上都有需要改进的地方, 而且电池构型与电流收集效率的关 系问题是固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要问题之一.读博士期间建立集传 质、传热、电化学和材料力学为一体的数学模型,模拟分析管型电池的性能 特征,比较各种构型对电流收集性能的影响,优化电池结构. 1, 建立了微管型电池数学模型,研究分析了不同端头取电模式对集流效率等的 影响.两端取电模式下的集流效率损失比入口取电和出口取电模式下低大约 2-6 倍.热应力分析结果显示,电池中的应力主要来自材料热膨胀系数不匹配 而产生的残余应力,电解质膜越薄对电池结构稳定越有利. 2, 研究比较了不同管型电池的集流现象中存在的问题. 圆管型电池的电流路径较 长,增加管径不能有效地提高电池性能.对于所选取的电池材料,确定了圆管 型SOFC 最佳的结构尺寸,包括阳极支撑体的直径,集流体面积占总面积的比 例等关键参数.扁管型电池采用较大的集流体面积对提高电池性能十分有利, 集流体宽度为 80%时电池的性能为 40%时性能的 1.8 倍;

当阳极较宽时需要增 加管肋数.三角管型 SOFC 的电池底部宽度较窄时,电池性能随阳极厚度增加 而降低;

底部宽度较宽时,电池性能随阳极厚度增加先增加后降低;

确定了合 适的电池底部宽度.套接管型 SOFC 的单元 MEA 的电压展示一条抛物线,并 且从燃料入口向出口降低.当电解质和连接体的间隙宽度按照本文所取尺寸 时,在单元阳极长度 5mm 时获得最大的功率密度. 3, 建立了 10kW 管型 SOFC 的发电系统模型,详细地分析了各个参量变化对发 电系统效率的影响.通过灵敏度分析确定了能达到最高发电效率的电池堆的 最佳燃料利用率、电堆出口温度. 在美国 University of South Carolina(Columbia)工作期间(2009.09-现在) : 主要从事以 SOFC 为核心部件的便携电源开发及发电系统优化. 1, 作为南卡罗莱纳大学的主要完成人之一与美国工业合作伙伴一起共同开发以 SOFC 为基础的

100 W-500 W 一键操作便携式电源.主要实验工作是评价上

3 述电源在不同的环境下的工作状况和评价公司的 SOFC 单电池,以本人开发 的电池组装测试方法测出的电池性能已超过该公司自己评估的结果.同时采 用数学模型模拟不同环境温度和湿度对电池系统的影响.从模型分析所得到 的结果发现系统中各部件之间的传热关系,得到与实验吻合的结果,采用该 实验与模型相结合的方法有效地帮助理解自热系统的热平衡和环境温度对系 统的影响,为系统设计提供理论依据,推进技术发展.本人在国际上首次评 估了自热维持的 SOFC 电池堆和发电系统从不同的环境温度(50o C 到-30o C)和湿度的启动性能.同时对自热维持的电池堆进行

80 次热循环评估 和60 次电压循环发现热循环稳定而电压循环明显衰减.为该系统实际应用提 供依据. 2, 以理论和实验的结合, 成功获得便携式自热维持 150W 电堆的

1000 小时数据, 该系统

1000 h 评价性能衰减 10%左右,已是当今世界该类系统的最高水平. 比较不同的操作模式对发电系统的影响,发现恒电流模式运行的衰减率比恒 电压模式低

3 倍.证明了恒流模式更适合于长期运行,并且基于模型计算发 现在该电池堆中使用的镍基阳极的镍发生电化学氧化的电动势在 740o C 为0.73 V,与电池堆的测量数据相吻合,很好的证明了采用镍基阳极的 SOFC 在740o C 的运行电压应该高于 0.73V. 3, 采用有限元方法建立电化学数学模型研究不同的电池测试方法和电池几何结 构对电池性能的影响.该工作揭示了不同的三电极和两电极测试方法的基本 问题,包括对电极支撑电池采用三电极方法很难获得准确的电极的极化电阻;

发现不同的测试结构对阳极支撑电池的性能影响很小;

非对称电极的电解质 支撑电池,电解质越厚,非对称电极的电池性能与对称电极的性能差别越大;

为了阻止不同电极尺寸对性能的影响,阴极直径应该大于 6mm 等. 4, 对以铈基电解质为基础的电池采用有限元方法建立电化学数学模型进行研 究.发现随着电池电压的降低或者电解质的增加可以降低漏电电流,提高电 池效率.在高电压,漏电电流的增加速率更快,随着温度的增加漏电电流的 增加速率要快于可输出电流的增加速率.随着电池面积的增加,电池的 OCV 和电池效率降低.更高的氢气浓度导致更高的漏电电流和低效率. 5, 采用相转变方法制备的具有多级梯度孔结构的有利于传质的电池阳极,同时 采用低温烧结法制备的 Ni-YSZ/YSZ/LSM-YSZ 的SOFC 单电池, 在800 o C 湿氢和 自然空气下性能接近 2W/cm

2 ,比采用传统方法制备的单电池性能高一倍多. 并在多级梯度孔中浸渍低成本的催化材料,用于直接采用碳氢化合物为燃料 的SOFC,抗积碳和抵抗 H2S.目前也正在采用相转变方法开发制备特殊形状的 SOFC.包括新型的套管和盘管式 SOFC,其电池体积功率可达 1kW/L,5 倍于当 前的传统管型电池体积功率密度.

4 主要论著目录: (1.论文作者、题目、期刊名称、年份、卷期、页;

2.著作:著者、书名、出版 社、年份) 1. Daan Cui, Lin Liu, Yonglai Dong, Mojie Cheng. Comparison of different current collecting modes of anode supported micro-tubular SOFC through mathematical modeling. Journal of Power Sources. 2007;

174:246C254. 2. Daan Cui, Mojie Cheng. Numerical analysis of thermal and electrochemical phenomena for anode supported micro-tubular SOFC. AICHE Journal. 2009;

55(3): 771-782. 3. Daan Cui, Mojie Cheng. Thermal stress modeling of anode supported micro-tubular SOFC. Journal of Power Sources. 2009;

192: 400-407. 4. Daan Cui, Mojie Cheng. Design for segmented-in-series solid oxide fuel cell through mathematical modeling. Journal of Power Sources. 2010;

195: 1435-1440. 5. Daan Cui, Qiang Liu, Fanglin Chen. Modeling of anode-supported SOFCs with samaria doped-ceria electrolytes operating at 500C600 °C, Journal of Power Sources. 2010;

195: 4160-4167. 6. Daan Cui, Chenghao Yang, Kevin Huang, Fanglin Chen. Effects of Testing Configurations and Cell Geometries on the Performance o........