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本發明公開了一種基于 dSPACE 的固體氧化物燃料電池熱電特性模擬系統，包括仿真單元、仿真控制單元、傳感器測量單元。仿真單元包括 PC 和 dSPACE 及接口板。仿真控制單元包括電壓可調電源、電堆熱模擬系統以及負載。傳感器測量單元包括電壓測量模塊、電流測量模塊、K 型熱電偶以及 PLC。其中電壓可調電源輸入是 220V 交流市電，輸出為 0-30V 可調，電堆熱模擬系統通過均勻分布在電池片上的電熱絲來模擬輸入氫氣

本團隊采用獨特的從“0 到 1”的原創水相體系制備技術路線，實現鉑載量從 30-60%不同系列鉑碳催化劑的小規模批量制備。以典型的50%鉑碳催化劑為例，催化劑粒徑 2.5nm，均勻分布，BET 面 積 260m2/g，電化學活性面積 80 m2/g，初始質量活性 0.25 A/mg@0.9V；按照 DOE 測試標準，3 萬圈循環，電化學活性面積衰減30%，質量活性衰減 35%。小規模量產的鉑碳催化劑一致性偏差小于5%，且制備過程環保、成本低、性價比優良。以此鉑碳催化劑制備的膜電極功率密度大于 1.1W/cm2@0.65V。 鉑基合金催化劑包括鉑鎳碳和鉑鈷碳，催化劑中活性組分含量大于45%，平均粒徑 3.6nm，BET面積305 m2/g，電化學活性面積 65 m2/g，初始質量活性 0.55 A/mg@0.9V；按照DOE測試標準，3萬圈循環，電化學活性面積衰減30%，質量活性衰減30%。    

近日，中國科學技術大學高敏銳教授課題組與楊晴教授課題組合作，通過引入少量鈷改良鉬鎳合金催化劑，創制出一種低成本、CO耐受性好的非貴金屬氫氧化催化劑。

本發明公開了一種對固體燃料顆粒物單顆粒識別與分析的方法，其利用計算機控制掃描電鏡技術(CCSEM)分析固體燃料燃燒后收集的灰樣，由粒徑換算公式將 CCSEM 所測每個灰顆粒的幾何粒徑換算為空氣動力學直徑，可識別出飛灰中各粒徑段的顆粒物，如具有代表性的空氣動力學直徑 0.5-10μm 粒徑段的 PM0.5-10，以及 PM0.5-2.5 和PM2.5-10 等。通過分析灰顆粒的粒徑與礦物組成信息，可得到PM0.5-2.

燃料電池作為高節能性，環境負荷小的能源技術受到注目。燃料電池的氫氣來源現在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質餾分、汽油和煤油等進行水蒸氣重整開發。其中，汽油和煤油具有價格便宜、攜帶便利、常溫下穩定性高、供給系統完善等優點，可以廣泛應用于家庭、汽車、野外或者是災害時，成為非常方便的電力供給源。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 燃料電池作為高節能性，環境負荷小的能源技術受到注目。燃料電池的氫氣來源現在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質餾分、汽油和煤油等進行水蒸氣重整開發。其中，汽油和煤油具有價格便宜、攜帶便利、常溫下穩定性高、供給系統完善等優點，可以廣泛應用于家庭、汽車、野外或者是災害時，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池的燃油中的含硫量必須從現在的10ppm減少到1ppm以下。為了達到這種嚴格的超深度脫硫，在現在既存的石油加工廠通過加氫精制脫硫需要十分巨大的設備投資，實際上對于燃料電池用燃油的脫硫處于無法對應狀態。另外利用化學吸附的吸附脫硫技術也在開發中，但是吸附選擇性低，使用了高價的吸附劑，處理能力也比較低。

燃料電池作為高節能性，環境負荷小的能源技術受到注目。燃料 電池的氫氣源現在主要利用天然氣，甲醇，DME，輕質餾分，汽油和 煤油等進行水蒸氣重整開發。其中，煤油具有價格便宜，攜帶便利，常溫下穩定性高，供給系統完善等優點。可以廣泛應用于家庭，汽車， 野外或者是災害時，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池 的燃料油中的硫磺含有量必須從現在的數十 ppm 減少到 1ppm 以下。 為了達到這種嚴格的超深度脫硫，在現在既存的石油加工廠通過加氫 精制脫硫的話，需要十分巨大的設備投資，實際上對于燃料電池用燃 料油的脫硫處于無法對應狀態。另外利用化學吸附的吸附型硫磺脫除 器正在開發中，但是吸附選擇性低，使用了無法再生的高價吸附劑， 處理能力也比較低。 項目特色 本技術采用和現在的研究完全不同的想法，利用常壓低溫下的氧 化反應，將煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化劑氧化，并通過常壓常 溫下的選擇吸附除去硫的氧化物砜，是一種新的低價脫硫法。無論在 國內國外，像本技術一樣利用固定床流通式反應裝置除去燃料油中的 硫磺化合物的研究很少有報告。這個超深度脫硫技術的反應條件非常 溫和，應用于燃料電池的燃料油重整器，可以很容易使燃料電池小型 化，輕量化。和傳統的高溫高壓下的加氫脫硫方法相比，本技術是在 溫和條件下的高效率脫硫法。和非氧化吸附式脫硫技術相比，脫硫效 率高數十倍，對于硫氧化物的選擇吸附性高，吸附劑可以再生，吸附 劑的使用量減少，可以降低成本。本項目的目的是將這個新的低價脫 硫法應用于燃料電池的重整系統，制造出氫氣提供給燃料電池。 項目應用前景 1. 利用氧化吸附脫硫法開發煤油的超深度脫硫器 圖 1 是氧化吸附脫硫法的原理及煤油超深度脫硫器的概念圖。煤 油中的難脫硫化合物 DBT 在催化劑及氧化劑存在下，在常壓低溫下 很容易氧化，生成硫氧化物，然后通過常溫常壓下的吸附被除去。反應容器里放入煤油及氧化劑，通過自然滴落在常壓下送進填充了催化 劑的固定床流通式氧化反應器，然后，常溫常壓下通過吸附器進行吸 附，除掉氧化后的硫磺化合物。現在的研究結果是通過氧化吸附脫硫 法可以將煤油中的硫磺含量減少到 0.5ppm。 2．超深度脫硫煤油的重整反應 圖 2 是利用 Ru 系催化劑對含不同濃度硫的煤油進行水蒸氣重 整反應的結果。其反應是煤油和水生成 CO2 和 H2。從結果來看，不 含硫的煤油 750 度的重整反應活性達到 100%，氫氣收率達到了 80%， 而含硫磺煤油的催化反應表現出催化劑失活現象。 3．項目計劃 a.建立一套連續的氧化吸附脫硫裝置，改變催化劑，氧化條件及 吸附劑，將煤油中的硫磺含量減少到 0.1ppm。 b. 試做一套小型化脫硫裝置，進行 1000，2000，10000 小時長期 試運轉實驗，對催化劑，吸附劑的壽命，再生的可能性，裝置的長期 穩定性進行考察。 c.建立一套煤油的水蒸氣重整反應裝置，利用超深度脫硫煤油進 行水蒸氣重整，開發高活性，長壽命的重整催化劑。 d.將超深度脫硫器與重整反應系統組合成試驗用別體型重整器， 利用煤油制造氫氣提供給燃料電池。 e.所需的儀器設備 硫磺化學發光檢測器（Sulfur Chemiluminescence Detector）， 氫 火 焰 離 子 檢 測 器 氣 相 色 譜 （ Gas Chromatography-Flame Ionization Detector）， 熱導池檢測器氣相色譜（ Gas Chromatography-Thermal Conductivity Detector）等

研究領域 以企業的生產需要為出發點，以研發新產品、新設備、新工藝為目標，進行光機電一體化成套設備及新技術的研究與開發，解決企業發展過程中的瓶頸問題。圍繞創新制造工藝、機電控制及自動化，開展綠色化、系統化智能機電一體化技術及其在生產過程中的應用研究。主要研究方向有：（1）綠色新能源生產技術及設備（2）特種加工機械（3）新型包裝機械（4）根據企業實際需求定制光機電一體化成套設備（生產線）的研發。科研成果及簡介 所承擔主要項目： 鋅空燃料電池極片干嵌法成形過程控制的理論與技術(國家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切機CL1224 （國家科技部） ·機械軟起動控制系統的開發（天津市教委） ·柔性傳動行星輪差速機構的研究 （河北省教育廳） ·機械液壓自動控制軟啟動系統（石家莊科技局） ·自動分頁裝訂機的開發研究（河北省教委） 橫向課題： 紙管機開發（天津巨業衣架制造有限公司） 盤料螺紋鋼滾絲機（天津市天鵬建筑器材有限公司） 五金平臺自動機械手的研制（慶輝五金制品有限公司） 乒乓膠皮海綿上料系統的研發（天津七二九體育器材開發有限公司） 電池極片卷繞設備（海裕百特鋰能設備有限公司） 鋰電池極片軋制卷繞線 ； 流延膜擠壓收卷裝置及控制系統的合作研發； 瓦棱機生產線控制系統的研制； KSQ-500電池極片卷繞設備開發 木工挖船機（威盧克斯有限公司） WS-260衛生巾生產線獲獎與專利一種布料機                  發明專利           專利號：200910068754.x一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069172.3一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069171.9一種雙向水泥土攪拌樁鉆桿    發明專利           專利號：200910069170.4一種收獲機                  發明專利           專利號：200910069269.4可轉讓項目 可承擔（合作開發）科研項目與技術合作光機電一體化成套設備（生產線）的研發

2019年上海市技術發明特等獎 燃料電池“高功率密度、大功率輸出、長壽命運行、低成本制造”是長期制約燃料電池汽車規模化推廣的國際難題，變革燃料電池核心部件，采用金屬雙極板替代現有石墨雙極板，是破解難題的有效途徑。上海交通大學來新民教授團隊歷經十余年研發，與上汽集團、新源動力、上海治臻等企業開展產學研合作，發明了薄型金屬雙極板設計與制造新方法、新工藝和新裝備。主要發明如下： 1、提出了“島群-流道”復合的大規模并聯流場均勻分流原理，解決了現有叉分流道分流的過約束問題，創建了錯層密封的沖壓單極板背對背焊合方法，發明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新構型。 2、揭示了大面積超薄板細密流道的成形回彈及焊接變形規律，建立了細密流場成形及焊接的殘余應力分析模型，發明了極板多步成形誤差補償與激光焊接變形抑制技術。 3、提出了“非晶碳耐蝕-石墨微晶導電”的涂層性能綜合原理，探明了石墨微晶縱向生長機制；提出了非晶碳沉積過程伴生石墨微晶生長的控制方法，發明了非晶-微晶復合涂層及其磁控濺射制備技術。 4、發明了耐蝕導電復合涂層的多腔連續磁控濺射等工藝裝備，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔濺射的金屬雙極板生產裝備系統，創建了我國首條金屬雙極板批量化生產線。 本項目獲授權中國發明專利37項，申請PCT專利5項，牽頭和參與制訂國家標準13項，發表SCI論文91篇(全球雙極板主題論文數第一)。開發的金屬極板在國內率先通過5000小時車載工況壽命考核，在國內金屬極板市場上占主導地位；成果應用于我國首輛金屬極板燃料電池轎車與客車、首個上汽P390型115kW車用全功率電堆開發，為上汽、東風、長城等國內金屬極板燃料電池汽車開發提供了自主可控的核心技術。 金屬雙極板 金屬雙極板連續沖壓成形   金屬雙極板多工位連續激光焊接 金屬雙極板多腔連續磁控濺射工藝裝備 金屬雙極板生產

項目成果/簡介:2019年上海市技術發明特等獎燃料電池“高功率密度、大功率輸出、長壽命運行、低成本制造”是長期制約燃料電池汽車規模化推廣的國際難題，變革燃料電池核心部件，采用金屬雙極板替代現有石墨雙極板，是破解難題的有效途徑。上海交通大學來新民教授團隊歷經十余年研發，與上汽集團、新源動力、上海治臻等企業開展產學研合作，發明了薄型金屬雙極板設計與制造新方法、新工藝和新裝備。主要發明如下：1、提出了“島群-流道”復合的大規模并聯流場均勻分流原理，解決了現有叉分流道分流的過約束問題，創建了錯層密封的沖壓單極板背對背焊合方法，發明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新構型。2、揭示了大面積超薄板細密流道的成形回彈及焊接變形規律，建立了細密流場成形及焊接的殘余應力分析模型，發明了極板多步成形誤差補償與激光焊接變形抑制技術。3、提出了“非晶碳耐蝕-石墨微晶導電”的涂層性能綜合原理，探明了石墨微晶縱向生長機制；提出了非晶碳沉積過程伴生石墨微晶生長的控制方法，發明了非晶-微晶復合涂層及其磁控濺射制備技術。4、發明了耐蝕導電復合涂層的多腔連續磁控濺射等工藝裝備，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔濺射的金屬雙極板生產裝備系統，創建了我國首條金屬雙極板批量化生產線。本項目獲授權中國發明專利37項，申請PCT專利5項，牽頭和參與制訂國家標準13項，發表SCI論文91篇(全球雙極板主題論文數第一)。開發的金屬極板在國內率先通過5000小時車載工況壽命考核，在國內金屬極板市場上占主導地位；成果應用于我國首輛金屬極板燃料電池轎車與客車、首個上汽P390型115kW車用全功率電堆開發，為上汽、東風、長城等國內金屬極板燃料電池汽車開發提供了自主可控的核心技術。金屬雙極板金屬雙極板連續沖壓成形 金屬雙極板多工位連續激光焊接金屬雙極板多腔連續磁控濺射工藝裝備金屬雙極板生產知識產權類型:發明專利 、 其他技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術研究發展計劃、上海市科技創新行動重大項目等