2004年度申请中国科学技术大学校友基金会优秀青年教师奖候选人材料

 

一、基本信息（姓名、性别、出生年月、出生地、学位、职称）

姓名：夏长荣；           性别：男；           出生年月：1966年10月；        出生地：安徽；

学位：博士；              职称：教授

 

二、学习经历（从大学时起）

1985年9月－1990年6月，中国科学技术大学材料系，学士

1990年9月－1993年1月，中国科学技术大学材料系，硕士

1993年3月－1996年1月，中国科学技术大学材料系，博士

 

三、工作经历

1996年1月博士毕业后，一直在中国科学技术大学材料系工作，1996年6月被聘为讲师，1998年5月聘为副教授，2004年1月聘为教授，同年5月聘为博士生导师。并于1997年1月至8月，分别在瑞典Uppsala 大学Angstrom实验室和法国Montpellier大学膜过程与材料实验室进行合作研究；2000年5月至2002年9月，为美国Georgia Institute of Technology材料系博士后。

 

四、教学情况

自1996年任教以来，先后主讲5门本科生、硕士研究生课程。主讲和共同主讲的本科生课程为《材料中的平衡和动力学》、《固体化学》和《物理化学》，主讲的硕士研究生课程为《热力学与相平衡》和《溶胶凝胶科学与技术引论》。指导12名本科生毕业论文，指导硕士研究生7人，指导和协助指导博士生5人。编写本科生专业实验讲义：“溶胶凝胶法制备氧化物纳米粉体”、 “多孔陶瓷的特征检测”和“天平法测定固体颗粒的分布”。

 

 

五、科研情况

先后进行无机膜和固体氧化物燃料电池等环境能源相关的材料研究。1996年任教以后，主要从事无机分离膜的研究。1997年分别赴瑞典Uppsala大学Angstrom实验室和法国科学院研究中心Montpellier膜材料与膜过程研究所就无机膜制备与应用进行合作研究。1998至今，主要从事固体氧化物燃料电池研究， 2000年5月到2002年9月作为博士后，在美国乔治亚工学院(Georgia Institute of Technology)进行固体氧化物燃料电池研究。承担多项国家自然科学基金和科技部研究项目。负责和参加的课题如下：

1.    中温固体氧化物燃料电池的关键材料和制造技术（2001-04, 科技部863项目，110万, 负责）

2.    新型固态燃料电池的研究（科技部973项目子课题，2003-04， 10万，负责）

3.    固体氧化物燃料电池的梯度阴极材料（教育部留学人员基金，3万，2004年，负责）

4.       Intermediate Temperature Ceramic Fuel Cells（基金委国际合作，2003-05，2万欧元，负责）

5.       中温固体氧化物燃料电池的梯度阴极（2004－06，自然科学基金委面上基金，24万，负责）

6.       氧化物燃料电池的多层电极电解质复合薄膜的研制(1999-2001基金委青年基金， 10万元， 负责)

7.        无机膜新技术进行油水分离的研究（中国科学技术大学青年基金，1996-98年，1.7万，负责）

8.       洁净能源中的中高温离子传导膜材料的研究（基金委重点，140万，2004-07，参加）

9.       无机膜软化学合成与传质(1997―2000, 基金委重点基金，55万，参加)

10.   无机膜与绿色能源(基金委国际合作基金，1998--2000, 20万，参加)

 

 

六、主要学术成绩

燃料电池被认为是一种高效、洁净的能源转换方式，自1999年以来，申请人一直从事与固体氧化物燃料电池的新材料、制备技术、电池性能和应用研究。相关成果形成SCI收录论文39篇，被SCI收录杂志他人引用100次，第一作者SCI收录文章15篇，他人引用69次。主要成果包括

1. 低温固体氧化物燃料电池（SOFC）的研制

同高温SOFC相比，低温SOFC具有一系列的优势，但实现低温SOFC具有一定的技术难度，特别是电解质的制备技术，常用化学气相淀积等高成本技术。申请者不仅成功地研制了低温SOFC，500和600^oC时的功率分别达到140和400 mW/cm²，而且是用一种低成本、在工业界得到广泛应用的成熟技术，即丝网印刷法制备了低温SOFC。该结果和技术发表在 Electrochemical & Solid State Letters上，到目前为止已经被Nature等SCI收录杂志他人引用20次。如著名燃料电池专家Steele教授撰文在Nature（414 : 345-352, 2001）上评论燃料电池技术和材料时，他认为低温固体氧化物燃料电池从理论和实践上都是可能的，并引用二篇文献支持他的观点，其中一篇就是申请人上述工作结果。

2. 低温和中温SOFC的新型阴极

SOFC中低温操作是其发展的必然趋势，但最关键的问题之一是如何降低阴极界面电阻。申请者探索了新型阴极材料，即具有高氧离子导电率和表面氧还原催化活性的氧化铋基复合材料，该阴极在500^oC时的界面电阻仅为0.6 Wcm²。申请者还研制了应用与多孔管状的燃料电池的梯度功能阴极，有效的降低了阴极的界面电阻，并提高了其稳定性，文章发表在Advanced Materials和Electrochemical & Solid State Letters上，结果被多次引用。Brandon教授在其关于燃料电池材料进展的文章中(Recent advances in materials for fuel cells, Annual Review of Materials Research, 33: 183-213, 2003,)，成段引用并积极评价申请者的结果：A further development of the functionally graded cathode concept has been reported by Xia et al. for use in a novel honeycomb fuel cell. … Xia et al. have achieved a polarization resistance of 0.47 Wcm² at 750^oC for a LSM-based design graded with CGO. It was also reported that lowering of the sintering temperature for this cathode structure significantly improved the polarization resistance.

3.       发明了干压成型法制备低温SOFC。

发展低温SOFC的关键技术之一是电解质的薄膜化技术，申请人于2001年发明了一种粉体压制技术制备陶瓷薄膜，该法简单易行，成本低，可以制备多孔或致密陶瓷支撑的致密陶瓷薄膜，厚度8-100微米连续可控。用该法成功地制备了氧化钐掺杂的氧化铈基低温固体氧化物燃料电池，500^oC时的功率输出接近150 mW/cm²。文章发表在Solid State Ionics和J. American Ceramic Soc.上，到目前为止已经被SCI收率杂志他人引用17次。最近ZP Shao和SM Haile在Nature杂志(Vol. 431, 170-174, 2004)上发表了一篇关于新一代燃料电池的文章，他们称干压成型技术解决了低温氧化物燃料电池的关键问题之一：Thus, a decrease in electrolyte resistance by a factor of two could realistically be achieved by optimization of its synthesis and composition, or by reduction of its thickness to ~ 10 mm (as has already been achieved in the literature¹⁷ )（引用文献即为申请者的工作), and can be anticipated to result in a peak power density of …。另外，该文实验部分完全沿袭了申请者的报道。

4.  用溶胶凝胶法研制了氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）薄膜

对于形状复杂的燃料电池，溶胶凝胶法具有独特的优势。申请人用溶胶凝胶法成功地制备了厚度10 mm以下的YSZ薄膜，并观察到YSZ薄膜的导电率低于YSZ体材料的现象，该实验方法和结果发表在J. Membrane Sci上，到目前为止已经被SCI收录杂志他人引用13次。

 

七、主要论著目录

1.       YH Yin, W Zhu, CR Xia, and GY Meng, Gel-cast NiO-SDC composites as anodes for solid oxide fuel cells, J. Power Sources, 132(2004)36-41

2.       C.R. Xia, Y.L. Zhang, and M.L. Liu, LSM-GDC composite cathodes derived from a sol-gel process, Electrochemical and Solid State letters, 6(12) A290-A292 (2003)

3.       C.R. Xia, Y.L. Zhang, and M.L. Liu, A composite cathode based on yttria stabilized bismuth oxide for low-temperature solid oxide fuel cells, Applied Physics letters, Vol 82, No.6, (2003) 901-903

4.       C.R. Xia and M.L. Liu, Microstructures, conductivities, and electrochemical properties of Ce_0.9Gd_0.1O₂ (GDC) and GDC-Ni anodes for low-temperature SOFCs, SOLID STATE IONICS, 152: 423-430, DEC 2002

5.       C.R. Xia, W. Rauch, W. Wellborn, and M.L. Liu, Functional graded cathodes for honeycomb SOFCs, Electrochemical and Solid State letters, A217-A220 OCT 2002

6.       C.R. Xia and M.L. Liu, "Novel Electrode Materials for Low-Temperature Solid Oxide Fuel Cells", Advanced Materials, 2002, 14, No. 7, 521-523

7.       C.R. Xia, W. Rauch, F.L. Chen, and M.L. Liu, “Sm_0.5Sr_0.5CoO₃ cathodes for low-temperature SOFCs”, Solid State Ionics, Volume 149, Issues 1-2, July 2002, Pages 11-19

8.       C.R. Xia, ML Liu, Low-temperature SOFCs based on Gd_0.1Ce_0.9O_1.95 fabricated by dry pressing, Solid State Ionics, Volume 144, Issues 3-4, 11 December 2001, Pages 249-255.

9.       C.R. Xia, ML Liu, “An Elegant and Cost-Effective Approach to Preparing Dense Ceramic Membranes on Porous Substrates”, J. Am. Ceram. Soc., 84[8] 1903-1905, (2001)

10.   C.R. Xia, FL Chen, ML Liu Reduced-temperature solid oxide fuel cells fabricated by screen-printing, Electrochemical and Solid State letters, 4(5) A52-A54 (2001).

11.   CR Xia, XX Guo, FQ Li, DK Peng, & GY Meng, Preparation of asymmetric Ni/ceramic composite membrane by electroless plating, Colloids and Surfaces A, 179(2001) 229-235,

12.   CR Xia, XH Fang, CS Cheng, DK Peng, & GY Meng, Preparation and characterization of SrFeCo_0.5O_3.25+d by gelcasting, Materials Research Bulletin, 36(2001) 1587-1594.

13.   CR Xia, SW Zha, WG Yang, RR Peng, DK Peng, & GY Meng, Preparation of yttria stabilized membranes on porous substrates by a dip-coating process, Solid State Ionics, 133(2000) 287-294

14.   CR Xia, HQ Cao, H. Wang, PH Yang, GY Meng, & DK Peng, Sol-gel synthesis of yttria stabilized zirconia membranes through controlled hydrolysis of zirconium alkoxides, J. Membrane Sci. 162(1999) 181-188.

15.   CR Xia, F Wu, ZJ Meng, FQ Li, DK Peng, & GY Meng, Boehmite sol properties and preparation of two- layer aluina membrane by sol-gel process, J Membrane Sci. 116(1996) 9-16.

 

八、获奖情况

1998年，校优秀班主任奖，华为优秀班主任奖

2002年，“无机膜的软化学制备和传质过程” ，安徽省科学技术二等奖，排名第二

2003年，中国硅酸盐学会第五界青年科技奖

 

九、工作展望

组织系教学计划的修订和教学改革，主讲研究生课程《热力学与相平衡》和《溶胶凝胶科学与技术》，兼讲《物理化学》和《固体化学》等本科生课程，指导本科、硕士、博士研究生。继续从事与能源相关材料的研究和生物质洁净能源的开发，完成目前承担的科技部、国家自然科学基金委和教育部等5个研究项目，进一步开拓国际合作渠道，为科大的发展做出最大努力。

 

十、学院推荐信

夏长荣教授是我校培养的优秀青年教师，已经成长为教学科研骨干。他担任了多门课程的教学任务。他还先后负责并顺利完成多项国家自然科学基金委和科技部的研究项目。夏长荣教授成功地用丝网印刷、干压成型、溶胶凝胶等技术研制了低温固体氧化物燃料电池，并探索了应用于低温固体氧化物燃料电池的电极材料。相关文章被包括Nature在内的杂志多次引用，并积极评价。化学与材料学院特此推荐夏长荣教授为校友基金会优秀青年教师奖候选人。

 

                                                  化学与材料科学学院   陈初升

                                                    2004年9月30日

十一、      教授推荐信

 

推荐信一

夏长荣博士1990年中国科学技术大学材料科学与工程系材料化学专业本科毕业， 1996年1月获中国科技大学理学博士学位。1993-1996年期间进行“氧化铝纳滤膜的制备、表征和膜反应器”的实验研究，成为在我国首位以无机膜制备、表征及其应用研究为课题获得学位的博士。其论文工作成功地以溶胶-凝胶路线在多孔氧化铝基体上制备纳米孔径的γ-Al₂O₃膜；比较全面的进行了纳滤膜的结构、孔结构与膜分离特性的表征；设计和完成了多孔γ-Al₂O₃非对称膜反应器对环己烷脱氢的实验评价研究，获得极有价值的结果；建立了Kelvin孔径测试和气体渗透量测试等装置，为本实验室在无机膜孔结构和分离特性表征上做出了贡献。夏长荣博士热爱祖国，工作扎实、勤奋，具有敏锐的创新意识和良好的团结合作精神。作为中国科学技术大学固体化学与无机膜研究所的负责人，我相信夏长荣博士是校友基金会优秀青年教师奖的合格人选。

 

                             此致

敬礼

 

 

推荐人，孟广耀教授

2004年9月28日

 

 

推荐信二

夏长荣博士是我校培养的优秀青年教师，并具有较丰富的国外科研经历，承担多项科技部和国家自然科学基金委的研究项目，他还承担了《热力学与相平衡》、《固体化学》、《物理化学》等本科生和研究生的教学任务。目前，夏长荣博士是中国科技大学生物质洁净能源实验室燃料电池组的负责人，主持国家自然科学基金面上基金和科技部“863”新材料项目，进行以生物质气体为燃料的固体氧化物燃料电池研究。夏长荣博士工作扎实、勤奋，具有良好的团结合作精神，作为中国科学技术大学洁净能源实验室的负责人，我非常高兴推荐夏长荣博士申报中国科学技术大学基金会优秀青年教师奖。且相信在该奖项的激励下，夏长荣博士能够取得更多的成绩。

 

                             此致

敬礼

 

 

 

推荐人，郭庆祥教授

2004年9月28日