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01. 成果簡(jiǎn)介 近年來(lái)，隨著氫能利用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，應(yīng)對(duì)氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場(chǎng)前景巨大，氫能在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，世界發(fā)達(dá)國(guó)家均將氫能及綜合應(yīng)用作為未來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。燃料電池汽車融合了內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優(yōu)勢(shì)，而且續(xù)駛里程足夠長(zhǎng)，被業(yè)界公認(rèn)為是新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)北京奧運(yùn)會(huì)23輛、上海世博會(huì)的196輛燃料電池汽車的批量示范驗(yàn)證和多輪技術(shù)迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開始進(jìn)入交通運(yùn)輸領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，從2013年開始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國(guó)外發(fā)展路徑不同，我國(guó)從燃料電池商用車切入推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，氫燃料電池商用車已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)并在上海、北京、河北、廣東等地示范運(yùn)營(yíng)。氫能行業(yè)迎來(lái)了產(chǎn)品孕育的發(fā)展機(jī)遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，代表企業(yè)如美國(guó)GORE公司、英國(guó)Johnson Matthey公司。本項(xiàng)成果提供了一種制備膜電極的技術(shù)，創(chuàng)新點(diǎn)為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學(xué)三相界面和促進(jìn)多相傳質(zhì)，解決了傳統(tǒng)膜電極性能低、壽命短瓶頸問(wèn)題；2）發(fā)明了將質(zhì)子交換膜和催化層封裝在氣體擴(kuò)散層內(nèi)的一體化膜電極產(chǎn)品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產(chǎn)效率。該項(xiàng)成果已應(yīng)用于示范項(xiàng)目，應(yīng)用情況良好。性能指標(biāo)：1）面電導(dǎo): >40S/cm22）拉伸強(qiáng)度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測(cè)試條件：1.5atm,70℃,空氣計(jì)量數(shù)2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時(shí)（加速老化法,10%性能衰減）02. 應(yīng)用前景 燃料電池03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 本項(xiàng)成果已申請(qǐng)專利22項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)在燃料電池應(yīng)用研究方面已有超過(guò)20年的技術(shù)積累，在技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中，先后獲得“第十九屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、北京市第三屆發(fā)明專利獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、“清華大學(xué)科研成果推廣應(yīng)用效益獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)、“第十屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、湖北省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。負(fù)責(zé)人為副教授、博士生導(dǎo)師，累計(jì)在多個(gè)國(guó)際權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文96多篇，申請(qǐng)發(fā)明專利60余項(xiàng)。05. 合作方式 技術(shù)許可。06.聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

成果簡(jiǎn)介：該技術(shù)是指以柴油機(jī)為平臺(tái)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)多點(diǎn)電噴電子控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在燃用柴油時(shí)，可將天然氣切斷；燃用天然氣時(shí)，需少量柴油起點(diǎn)火作用。對(duì)柴油機(jī)需要進(jìn)行壓縮比的改造，并加裝各種電控傳感器和執(zhí)行器。電控單元以16位單片機(jī)為核心控制天然氣的多點(diǎn)噴射，外接端口具備串口通訊和CAN總線。 項(xiàng)目來(lái)源：自行開發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：先進(jìn)制造 應(yīng)用范圍：柴油機(jī)廠 現(xiàn)狀特點(diǎn)：天然氣對(duì)柴油的替代率平均不少于80%，達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類機(jī)型的水平。 成

節(jié)能和環(huán)保是綠色社會(huì)的主要議題，發(fā)展取代化石燃料的新能源技術(shù)迫在眉睫。鋅-空氣電池是一種化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，由于其理論能量密度高、安全性高、價(jià)格低廉以及環(huán)保等優(yōu)勢(shì)有望彌補(bǔ)鋰離子電池的缺陷而成為下一代新能源電池。柔性可穿戴電子器件是5G時(shí)代先進(jìn)制造業(yè)的重點(diǎn)研究方向，尤其是便攜式電子產(chǎn)品正朝著超薄、集成、靈活的可穿戴設(shè)備方向發(fā)展。作為一個(gè)新興領(lǐng)域，柔性鋅-空氣電池符合可穿戴電子設(shè)備的要求，發(fā)展?jié)摿薮蟆?柔性電池是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，柔性鋅空氣電池的容量和能量密度等關(guān)鍵參數(shù)很大程度上取決于催化劑和正極材料。團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)電池正極材料這一難題，積極自主研發(fā)，致力于發(fā)展具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的下一代新型高容量柔性鋅空氣電池。目前，團(tuán)隊(duì)制備的高容量/耐低溫柔性鋅空氣電池可用于穿戴的智能電子產(chǎn)品，病人植入式監(jiān)測(cè)、追蹤和定位的醫(yī)療器械、物聯(lián)網(wǎng)智能標(biāo)簽、環(huán)境傳感器、助聽器等等。

1 成果簡(jiǎn)介作為一種清潔、高效的能量轉(zhuǎn)換裝置， 燃料電池是各種電化學(xué)電池體系中的理論比能量“ 絕對(duì)冠軍”， 而且功率密度高、電流密度大， 是最先進(jìn)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。燃料電池在發(fā)電過(guò)程中，除了提供電能以外，還會(huì)產(chǎn)生廢熱。所以傳統(tǒng)燃料電池電堆中，單片燃料電池之間通常設(shè)有冷卻板，需要采用大流量的空氣或者冷卻水來(lái)為燃料電池散熱。而燃料電池工作時(shí)需要?dú)錃庾鳛槿剂?，如果以?chǔ)氫合金作為氫源，則儲(chǔ)氫合金在釋放氫氣時(shí)會(huì)吸收熱量。 本成果將燃料電池與儲(chǔ)氫單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)的耦合，可利用儲(chǔ)氫合金來(lái)部分吸收燃料電池發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的廢熱，既解決了燃料電池水管理和熱管理的難題，又能解決儲(chǔ)氫單元放氫穩(wěn)定性的問(wèn)題，還能降低燃料電池系統(tǒng)寄生功率，提高系統(tǒng)的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料電池的性能參數(shù)。本成果耦合型質(zhì)子交換膜燃料電池解決了質(zhì)子交換膜燃料電池的水熱管理問(wèn)題，能夠使燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，能量密度和功率密度更高。 上圖 耦合燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部結(jié)構(gòu)圖2 應(yīng)用說(shuō)明經(jīng)過(guò)近十年來(lái)的電動(dòng)汽車、分布式電站、電源等領(lǐng)域的廣泛示范應(yīng)用（燃料電池已經(jīng)在航天、軍事上得到應(yīng)用，燃料電池家用電源已經(jīng)在日本產(chǎn)業(yè)化），質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的成熟度已經(jīng)逐漸被用戶所接受。目前，其商業(yè)化主要問(wèn)題是價(jià)格較高（采用進(jìn)口材料成本昂貴），而本項(xiàng)目利用國(guó)產(chǎn)原材料制備燃料電池電源，燃料電池材料供應(yīng)不僅有安全保障，而且還有低成本優(yōu)勢(shì)，可望克服燃料電池高成本的商業(yè)化障礙。3 效益分析由于目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)同類產(chǎn)品，而且各行各業(yè)對(duì)新型電源的需求比較迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。 如批量生產(chǎn)， 本電源價(jià)格每臺(tái)約 1500 元/千瓦。 來(lái)自政府的資金補(bǔ)助以及軍事、工業(yè)、新能源等應(yīng)用領(lǐng)域的直接采購(gòu)是使燃料電池電源商業(yè)化逐漸興盛的主因。據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Pike Research 估計(jì)， 2016 年市場(chǎng)上的主力燃料電池產(chǎn)品功率將在 100W~2kW 之間，用于替代部分鉛酸電池和柴汽油發(fā)電機(jī)，主要應(yīng)用于船舶、 專用車、無(wú)人載具、 戰(zhàn)場(chǎng)支持系統(tǒng)、 備用電源、 應(yīng)急電源等。

1 成果簡(jiǎn)介燃料電池應(yīng)用于軍事、汽車、移動(dòng)設(shè)備和家庭等領(lǐng)域。對(duì)于新生產(chǎn)的燃料電池堆，或在用的燃料電池堆，常需要了解電池堆內(nèi)各節(jié)燃料電池的一致性和膜電極情況，但是國(guó)內(nèi)外一直缺少檢測(cè)燃料電池堆膜電極的技術(shù)和測(cè)量裝置。 課題組研究出一種可方便檢測(cè)燃料電池堆膜電極狀況參數(shù)的方法和儀器。該測(cè)量?jī)x具有如下功能和特點(diǎn)：可同步測(cè)量膜電極的催化劑有效活性面積、雙電層電容、氫滲透電流和阻抗；數(shù)據(jù)自動(dòng)采樣，結(jié)果自動(dòng)處理；可用于測(cè)量燃料電池單體和燃料電池堆，解決了以往即使檢測(cè)燃料電池單體膜電極也需要多臺(tái)測(cè)試儀器的問(wèn)題，填補(bǔ)了燃料電池堆膜電極檢測(cè)儀器的空白。測(cè)量?jī)x可用于科研中對(duì)燃料電池內(nèi)部不一致性的檢查和原因辨析，可用于對(duì)各種場(chǎng)合的燃料電池堆進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和老化診斷，可用作燃料電池堆初裝過(guò)程中的成組選配檢測(cè)工具。查新表明，國(guó)內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的儀器，具有較大的推廣使用空間。測(cè)量?jī)x包括硬件部分和軟件部分。研究組已開發(fā)出測(cè)量?jī)x的初級(jí)版，參見下圖。初級(jí)版的測(cè)試軟件基于 Labview 編寫，界面簡(jiǎn)單易操作，通過(guò)配合電腦完成測(cè)量。研究組現(xiàn)在正進(jìn)行開發(fā)測(cè)量?jī)x器的升級(jí)版，期望其能夠脫離電腦單獨(dú)測(cè)量，更美觀，更實(shí)用。  上圖 初級(jí)版電池堆膜電極檢測(cè)儀2 應(yīng)用說(shuō)明研究組應(yīng)用該方法和測(cè)量?jī)x進(jìn)行了多次測(cè)量和研究，成果在國(guó)際國(guó)內(nèi)會(huì)議的宣傳推廣中得到了許多同行的好評(píng)，并表示有購(gòu)買意向。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:南開大學(xué)李偉課題組與宜賓天原集團(tuán)股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責(zé)任公司合作所開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型低汞觸媒各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合低汞觸媒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T4192-2011 要求，工業(yè)運(yùn)行情況穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)化率、選擇性及使用壽命上具有優(yōu)勢(shì)，且其制備方法創(chuàng)新，制備工藝簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，已通過(guò)中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定，具備向行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大推廣優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。應(yīng)用范圍:本項(xiàng)目開發(fā)的低汞催化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，選擇性均達(dá)到 99%以上，使用壽命超過(guò) 8000 小時(shí)，活性組分氯化汞質(zhì)量百分含量 6%以下，在萬(wàn)噸級(jí) PVC 工業(yè)裝備上已裝填催化劑 100 余噸，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品 10萬(wàn)余噸，創(chuàng)造產(chǎn)值近 7 億元。該技術(shù)催化劑量產(chǎn)投資規(guī)模為 5000 萬(wàn)。 基于本技術(shù)的產(chǎn)品表觀密度可達(dá) 40-100Kg/m3，具有質(zhì)輕、價(jià)廉，優(yōu)良的保溫隔熱和隔音性能；優(yōu)良的阻燃性能（可達(dá) A 級(jí)或 B1 級(jí)）。本項(xiàng)目社會(huì)貢獻(xiàn)和經(jīng)濟(jì)效益在于優(yōu)質(zhì)的保溫材料是降低能耗改善大氣環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，可以為減少城市霧霾作貢獻(xiàn)，需求量巨大，經(jīng)濟(jì)效益可觀。效益分析:選擇硅烷偶聯(lián)劑作為表面活性劑以及特殊金屬氯化物對(duì)煤質(zhì)炭進(jìn)行預(yù)處理，使活性炭表面羥基官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為其他與特定金屬離子有強(qiáng)結(jié)合力的官能團(tuán)，大幅提升活性組分負(fù)載牢固度，提高觸媒抗積碳能力，同時(shí)也有效提高了活性組分的分散性，并有效做到降低汞用量，降低助劑金屬用量，增強(qiáng)汞負(fù)載穩(wěn)定性，提高低汞觸媒活性及選擇性，延長(zhǎng)低汞觸媒使用壽命。該制備方法簡(jiǎn)便易行，適合工業(yè)化大生產(chǎn)的需求。

石墨電極在是冶金化工領(lǐng)域的大宗消耗材料，尤其是在鋼鐵冶金、鋁電解、鎂電解、多晶 硅、稀土冶金等高能耗產(chǎn)業(yè)，電極石墨的電阻率是影響產(chǎn)品能耗的關(guān)鍵因素之一，僅以鎂電解 為例，以目前最大的430kA金屬鎂電解槽來(lái)計(jì)算，陽(yáng)極石墨電阻率每降低1Ωμ. m，將使每噸鎂 直流能耗下降375kWh，其節(jié)能效果十分明顯。目前我國(guó)電極石墨的電阻率一般在8-12Ωμ. m， 國(guó)外最先進(jìn)指標(biāo)為5Ωμ. m，我國(guó)的產(chǎn)品與國(guó)外相比差距較大，是造成冶金行業(yè)高能耗的原因之 一。本課題組開發(fā)了新型電極石墨制造工藝與配方，產(chǎn)品電阻率已經(jīng)達(dá)到5.02Ωμ. m,與國(guó)際最 好水平相當(dāng)，對(duì)促進(jìn)節(jié)能降耗具有重要價(jià)值。 該技術(shù)主要是優(yōu)化了新型石墨配方與制備工藝，大大降低石墨電阻率，同時(shí)提高了石墨電 極強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)表面處理的石墨電極，抗氧化強(qiáng)度提高了188倍，大大延長(zhǎng)石墨電極高溫腐蝕條 件下的使用壽命。

南開大學(xué)李偉課題組與宜賓天原集團(tuán)股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責(zé)任公司合作所開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型低汞觸媒各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合低汞觸媒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T4192-2011 要求，工業(yè)運(yùn)行情況穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)化率、選擇性及使用壽命上具有優(yōu)勢(shì)，且其制備方法創(chuàng)新，制備工藝簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，已通過(guò)中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定，具備向行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大推廣優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

目前，在作為人體植入用金屬材料的不銹鋼系、鈷鉻合金系和鈦系三大系列中，鈦及鈦合金以其優(yōu)良的生物相容性、力學(xué)適應(yīng)性、可加工性和在生物環(huán)境下的抗腐蝕性在臨床上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同樣，評(píng)價(jià)生物醫(yī)用鈦合金也采用以上的性能標(biāo)準(zhǔn)。鈦合金的臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用包括：骨科、矯形外科、牙科、口腔醫(yī)學(xué)、以及醫(yī)療器械，如介入性血管支架等許多醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。在臨床應(yīng)用中，目前廣泛使用的鈦合金（如Ti-6AI-4V等)的彈性模量雖然較316L不銹鋼、鈷鉻合金等生物醫(yī)用材料的彈性模量低得多，但其彈性模量仍為骨彈性模量的4-10倍。這種種植體與骨之間彈性模量的不匹配，將使得載荷不能由種植體很好地傳遞到相鄰骨組織，出現(xiàn)“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致種植體周圍出現(xiàn)骨吸收，最終引起種植體松動(dòng)或斷裂，造成種植失敗。此外，最近的研究發(fā)現(xiàn)，鈦合金中的V、Al、Fe、Co、Ni、Cr等元素對(duì)細(xì)胞的接觸毒性較強(qiáng)，生物鈦合金中不宜添加此類元素。因此，研制新型低模量的醫(yī)用β鈦合金成為最具有前途的醫(yī)用植入材料之一。成功研制的新型低模量的醫(yī)用β鈦合金比原來(lái)的Ti-6AI-4V等合金具有更優(yōu)良的性能，更適合作為人體植入用材料。 主要性能指標(biāo) 1.不含對(duì)人體有害元素：V、Al、Fe、Co、Ni、Cr； 2.合金室溫下為亞穩(wěn)定的β組織； 3.較低的彈性模量，E為：50～80GPa； 4.室溫抗拉強(qiáng)度大于800MPa，延伸率大于12%。

演藝廳堂的音質(zhì)特性為其最根本的功能性屬性，在演藝廳堂的建設(shè)中期通過(guò)音質(zhì)參 量的評(píng)測(cè)可以獲得更為合理的改進(jìn)方案，從而獲得更好的音質(zhì)特性；同時(shí)廳堂建后使用 階段對(duì)于滿場(chǎng)（坐滿觀眾）時(shí)音質(zhì)參量的評(píng)測(cè)也是重要的工作；而無(wú)論建設(shè)中期還是在 滿場(chǎng)使用階段評(píng)測(cè)工作都很難在較低信噪比下進(jìn)行都是比較困難的。針對(duì)于此我們開發(fā) 了在較低信噪比（20dB）下依然可以獲得精確的音質(zhì)參量的測(cè)量系統(tǒng)。本系統(tǒng)融合了先 進(jìn)的抗噪、去噪技術(shù)，同時(shí)具有全頻帶多通道一次測(cè)量，測(cè)試工作效率高，測(cè)試數(shù)據(jù)精 度高的特點(diǎn)，同時(shí)可以顯示各頻帶的聲能衰減曲線，為測(cè)試者提供了判斷測(cè)量數(shù)據(jù)有效 性的有力依據(jù)，使測(cè)量工作科學(xué)有效地進(jìn)行。