主要研究领域：

一、固体氧化物燃料电池及电解池

  1、电池新材料与新结构

  2、SOFC/SOEC中的气、热、电输运过程

  3、高效电池、高稳定电堆模块及热电系统

二、功能涂层

  1、材料设计与涂层结构调控

  2、基于等离子体与激光等高热源与粉体的交互作用

  3、涂层的沉积行为及其构效关系

☆ 固体氧化物电池研究简介

固体氧化物电池（SOC）包括固体氧化物燃料电池（SOFC）和固体氧化物电解池（SOEC），在发电模式下工作的固体氧化物燃料电池是氢能和传统能源发电的最高效利用方式，在电解模式下工作的固体氧化物电解池也是高温电解水和电解二氧化碳的最高效方式。中国有望继韩国、日本、德国之后，将氢能提升为国家发展战略的高度，SOFC 不仅可以采用氢气发电，还可以采用传统化石能源发电。三菱重工的实测数据表明，基于煤气化气SOFC 合循环的发电效率超过 60%，基于天然气SOFC联合循环的发电效率超过70%。未来，SOFC将会引领能源与化工行业的变革性发展。

西安交大历经20余年的研究，在国家自然基金、陕西省工业攻关项目、863项目、973项目和国家重点研发计划等项目的资助下，掌握了从SOFC电池与电堆的关键材料合成、自主电池结构设计、核心制备技术。确立了适用于分布式热电联供的竹节式管式SOFC单管电池及电堆结构与制备方法，确立了面向车载可快速启动的金属支撑自密封SOFC结构与制备方法，具有完全自主产权。

该研究方向将主要关注：（1）高效、高稳定固体氧化物燃料电池/电解池；（2）高稳定性、高燃料利用率的1-5kW及电堆模块；（3）高稳定性电极、电解质、连接极材料；（4）基于固体氧化物电池的高效电解水制氢、电解二氧化碳制取甲醇。

☆ 功能涂层领域简介

面向高温、高压、高腐蚀等严酷服役工况条件下对材料表面特性的要求，聚焦等离子与激光等高能束热源对喷涂过程中粒子的加热加速行为研究，揭示粒子状态对涂层组织结构与性能的影响机制，开发面向不同条件的高性能服役涂层。经过多年的研究，阐明了基于粒子状态控制的致密涂层的形成机制，揭示了等离子喷涂低熔点陶瓷涂层无层状结构的形成机理，阐明了粒子沉积前的基体温度和沉积粒子温度对涂层层间结合状态的关系。

发展了大气条件下气相和团簇沉积的陶瓷涂层制备新机制，揭示了陶瓷颗粒在电弧等离子射流边界层的自组装行为。设计了圆光斑和线光斑的超高速激光表面复合制造装备并实现了工程化应用。

基于高温功能器件对离子电导率的需求，揭示了等离子喷涂电解质中晶界阻碍效应被显著抑制的现象，基于复合空间电荷层模型计算了固体电解质内部的晶粒间的平均连接比率，明确了该晶界效应的减弱的主要原因是由于抑制了晶界元素偏析和富集。基于非稳态形核理论对于等离子喷涂沉积过程中的陶瓷电解质快速凝固过程进行定量分析，揭示了等离子喷涂快速凝固过程对于晶界电导率的影响机制。

该研究方向将主要关注：（1）粒子与等离子体、激光等高能热源的交互作用；（2）涂层的沉积行为及构效关系；（3）先进涂层设计理论及其可控制备方法。