王超

男， 中北大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

(1) 2005-09 至 2009-06, 中北大学, 材料学, 学士
(2) 2010-09 至 2012-06, 中北大学, 高分子化学与物理, 硕士
(3) 2012-09 至 2015-06, 中北大学, 材料学, 博士
(4) 2015-09 至 2018-12, 中北大学, 材料科学与工程学院, 讲师
(5) 2018-12 至今 中北大学, 材料科学与工程学院, 教授

研究领域和兴趣

功能膜材料

主要业绩

科技部重点研发计划（已结题）：低成本阴离子交换膜制氢技术研究与示范。
本项目是埃方 MATS 项目的延伸拓展，旨在利用埃及承担欧盟第七框架项目的太阳光热发电装置余电，通过电解水制氢替代部分天然气，以提升可再生能源利用率、降低污染物排放，同时通过氢气销售实现经济收益。
中北大学聚焦固体电解质制氢关键材料，重点开展电催化剂、聚合物膜及膜电极研发。项目执行期间，阴离子交换膜研究按计划推进，成果显著：团队结合聚合物材料特性与密度泛函理论计算，通过调控分子结构及凝聚态结构优化膜性能；采用开环易位聚合制备聚降冰片烯基离子交换膜聚合物，深入探究活性基团结构基元、侧基间隔基等对膜性能的影响。经实验与理论计算，明确膜分子结构、聚合物凝聚态结构与性能的关系，成功制备出离子传导率≥0.06S/cm、溶胀率≤10%、拉伸强度≥10MPa 的阴离子交换膜。
在此基础上，团队进一步开展膜电极性能研究，将其与非贵金属催化剂匹配，测试膜电极的电化学及耐久性等性能，为低成本阴离子交换膜膜电极制备提供关键依据，有效推动项目整体进展。
山西省成果转化（已结题）：高性能膜电极制备与研究。
团队开展膜电极性能提升专项优化实验：优化催化层浆料配方与气体扩散层多孔层结构，改善催化层 / 膜层界面，并改进现有 CCM 制备技术，实现膜电极性能提升。针对膜电极成本降低，实验聚焦两方面：制备低铂载量膜电极，采用薄型质子交换膜减少材料用量，有效控制成本。
在膜电极耐久性提升上，针对燃料电池运行中自由基攻击膜材料及催化层离聚物分子结构、导致聚合物降解与耐久性下降的问题，团队从聚合物微观结构优化入手，通过泯灭自由基保障耐久性。具体将交联 PDVB 与 PFSA 形成半互穿网络结构，可同步提升机械强度与尺寸稳定性；且因膜厚度仅 15μm、膜电阻较低，IEC 降低不会影响该质子交换膜的质子电导率。
基于上述研究，团队形成新的膜电极制备工艺流程：从新型高性能质子交换膜材料的设计与合成，到低铂负载量膜电极催化剂浆料的制备及喷涂，再通过气体扩散层结构优化实现膜电极界面优化，最终完成新型高性能膜电极制备。
山西省重大专项（已结题）：弃风电力制氢能源互联网的研究与示范。
本项目针对风电的波动性和间歇性，本项目利用单台1500千瓦的风机作为研究对象，采用400kW的电解槽与35~400kW的燃料电池组成微网，在繁峙县国电投云雾峪风电场进行现场实证试验。对风电-制氢（储能）-燃料电池微网进行模拟仿真，研究风电波动给制氢工艺带来的影响，采取微网管理调度控制策略，提高风电制氢的效率。开发云服务器进行远程控制，实现无人值守、集中管理以及远程故障诊断，降低检修频率和系统异常开停频率，保证试验现场的风电-制氢-燃料电池微网安全可靠有效的运行，氢气纯度＞99.97%，连续安全运行76小时。
山西省面上青年基金（已结题）：新型聚降冰片烯类两性离子交换膜的制备与性能研究。
本研究通过开环易位聚合（ROMO）的降冰片烯类聚合物为主链，采用疏水骨架和亲水性离子交换基团构建“亲水-疏水”微相分离结构，研究离子通道形貌与亲疏水基团分布的功能化程度的密切联系，找出离子导电率与膜微观结构和性能之间的影响；通过分子动力学模拟，研究两性离子交换膜相分离结构与电池性能的构效关系，开发出具有可控结构、性能优良的离子交换膜，在VRB应用中起到了很好的阻钒性能（Nafion212的钒离子渗透率为本研究的11.6倍），并且在高电流密度160mA/cm2的工况下，EE仍能达到84.76%，为研制具有自主知识产权的燃料电池用两性离子交换膜提供新的研发思路。

代表成果

论文：
[1]Li, Guofeng; Shen, Ruxing ;Hu, Shengliang ; Wang, Bin ; Algadi, Hassan; Wang, Chao； Norbornene-based acid-base blended polymer membranes with low ion exchange capacity for proton exchange membrane fuel cell. Advanced Composites And Hybrid Materials, 5, 2131–2137 (2022).https://doi.org/10.1007/s42114-022-00559-3
[2]Liu, Lei；Wang, Chao； He, Zhenfeng； Liu, Hu； Hu, Qian；Naik, Nithesh； Guo, Zhanhu；Bi-functional side chain architecture tuned amphoteric ion exchange membranes for high-performance vanadium redox flow batteries, Journal Of Membrane Science,624,119118 (2021).https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119118
[3]Liu, Lei；Wang, Chao；He, Zhenfeng；Das, Rajib; Dong, Binbin；Xie, Xiaofeng；Guo, Zhanhu; An overview of amphoteric ion exchange membranes for vanadium redox flow batteries. J. Mater. Sci. Technol. 69, 212–227 (2021).https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.08.032
[4]Yang, Jie; Lin, Jin; Sun, Shiqi;Li, Xue; Liu, Lei; Wang, Chao; Multidimensional network of polypyrrole nanotubes loaded with ZIF-67 to construct multiple proton transport channels in composite proton exchange membranes for fuel cells. J. Mater. Sci. Technol.152,75-85 (2023).https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.11.063
[5]Yang, Jie; Tong, Longzhi; Alsubaie, Abdullah Saad; Mahmoud, Khaled H.; Guo, Yanyan; Liu, Lei; Guo, Li; Sun, Zhihua; Wang, Chao; Hybrid proton exchange membrane used in fuel cell with amino-functionalized metal-organic framework in sulfonated polyimide to construct efficient ion transport channel. Advanced Composites And Hybrid Materials. 5, 834–842 (2022).https://doi.org/10.1007/s42114-022-00469-4
[6]Liu, Lei; Wang, Chao; He, Zhenfeng; Pan, Duo; Dong, Binbin; Sravanthi Vupputuri; Guo, Zhanhu;Revisiting Nafion membranes by introducing ammoniated polymer with norbornene to improve fuel cell performance, Journal of Power Sources, 506, 230164 (2021).https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230164
专利：
1.王超;史泽傲;杨洁；基于静电纺丝与超声喷涂制备双极膜的方法；2021、ZL 202 1 11343864.X、2024、CN 114188584 B.
2.王超;杨洁;刘鑫具有微孔的嵌段磺化聚酰亚胺及其制备方法和应用；2022、ZL 2022 1 0076748.4 2023、CN 114437347 B.

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