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近年來，環境污染問題嚴重，石油等不可再生資源日趨匱乏，探求汽車新的動力源已經成為世界汽車領域研究和發展的熱點，燃料電池汽車作為一種新型節能汽車備受關注。質子交換膜燃料電池作為第四代燃料電池技術，不但突破卡諾循環限制，能量轉換效率高，而且排放污染少，對環境極其友好。部分汽車企業已經開始進行小規模的 PEMFC 汽車試運行和小批量投產，加快了其商用進程。 燃料電池裝置作為燃料電池汽車的動力裝置，是整個裝配體中最重要的部件，如何對質子交換膜燃料電池（PEMFC）進行有效

01. 成果簡介 質子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動、無腐蝕性、反應溫度低、氧化劑需求低等優勢，是當前燃料電池汽車的首選，然而，針對目前質子交換膜燃料電池系統設計和控制，還存在以下問題： 1. 在考慮零下低溫條件下電堆快速暖機的前提下，實現最優增濕效果，是燃料電池系統設計的一個挑戰； 2. 由陽極與陰極兩側壓差波動造成的燃料電池質子交換膜機械損壞、以及由燃料電池的高電位造成的燃料電池多孔碳紙化學腐蝕，是限制燃料電池壽命的重要因素； 3. 當燃料電池汽車進入隧道或者地下車庫等封閉空間時，由于陽極吹掃而被排出的氫氣會在該密閉空間上方聚集，產生安全隱患； 本成果提供一種能夠實現陽極再循環和陰極排氣再循環的燃料電池系統設計，以及相應的氣體壓力隨動控制、氣體濕度多模式控制和輸出電壓鉗位控制，可精確控制進入電堆的氫氣/空氣壓力、總流量、溫度、濕度和氧含量等參數，具體如下： 1. 燃料電池系統對進氣濕度要求較高，只有在最優增濕條件下，才能實現最高輸出效率，為了實現對進氣濕度的控制，目前主要由外部增濕和自增濕兩種系統，前者低濕環境條件下電堆增濕效果較好；后者取消了外部增濕器，加快了零下低溫條件下電堆暖機過程。本成果采用陽極+陰極雙循環系統，在小負荷工況下，增大陰極循環程度，充分運用陰極生成水對燃料電池進氣進行加濕；在中高負荷下降低陰極循環程度，而增高陽極循環程度，避免由于進氣流量過大引起的陰極循環泵功率消耗過高的問題。兼顧低濕環境條件下提高電堆增濕效果與零下低溫條件下電堆暖機過程，提高電堆效率； 2. 首先，進入燃料電池電堆的氣體流量與氣體壓力存在一定耦合關系，導致陽極與陰極兩側氣體壓力將隨著燃料電池發電系統的輸出功率變化而變化，由此引起的陽極與陰極兩側壓差波動會對燃料電池內部的質子交換膜產生機械損壞，本成果采用陽極+陰極壓力快速隨動控制，從而降低由壓力波動造成的機械損壞；此外，在怠速或小負荷時，燃料電池的高電位會對燃料電池內部的多孔碳紙造成化學腐蝕，為此，在怠速或小負荷時，本成果通過增大陽極循環程度，降低燃料電池電位，實現對電壓的鉗位控制，從而降低由高電位引起的化學腐蝕；綜上所述，本成果通過陽極+陰極壓力快速隨動控制和電壓鉗位控制，延長電堆壽命； 3. 由于氮氣和水的濃差擴散作用，燃料電池陽極側都會出現氮氣累積和液態水水淹現象，引起燃料電池性能下降，因此需要定期對陽極側進行吹掃，將累積的液態水、氮氣與未反應的氫氣一起排出。本成果在陽極出口處增加了燃料電池小面積單片，用于處理尾排氫氣，從而實現燃料電池系統氫氣零排放，保障燃料電池系統的運行安全。 燃料電池雙循環系統02. 應用前景 本成果可應用于質子交換膜燃料電池領域。03. 知識產權 本成果涉及9項發明專利。04. 團隊介紹 項目團隊主要研究方向新能源汽車動力系統，團隊成員包括歐陽明高、李建秋、楊福源、王賀武、盧蘭光、李希浩、徐梁飛、杜玖玉、韓雪冰、馮旭寧等，課題負責人為李建秋，獲得國家技術發明二等獎兩項，北京市科學技術一等獎一項、中國汽車工業技術發明一等獎一項，論文發表200余篇。項目團隊深度參與了中國新能源汽車的戰略規劃、科技研發、國際合作、示范考核和產業化推進的全過程，培育出多家學生創業型高科技企業，為中國新能源汽車躋身世界先進行列作出了重要貢獻。05. 合作方式 技術許可。06．聯系方式 郵箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

本發明公開了一種平板式固體氧化物燃料電池，包括依次緊密 接觸的陰極層、電解質層、陽極功能層以及支撐體層，所述支撐體層 背向所述陽極功能層一側設置有氣體通道，其特征在于，所述支撐層 成分包括 NiO、Fe2O3 和 NiTiO3，所述燃料電池在工作過程中，所述 NiO-Fe2O3 還原成 Ni-Fe 合金，NiTiO3 還原成 Ni 和 TiO2，TiO2 顆粒 均勻的分布在 Ni-Fe 合金骨架上。按照本發明實現的平板式固體氧化

本發明公開了一種基于絕熱燃燒條件的生物質微米燃料高溫清潔燃燒方法，包括：(a)將生物質微米燃料以全密封的形式予以灌裝裝卸和運輸，并管路輸送至工業窯爐；(b)將生物質微米燃料與空氣進行預混以形成粉塵云的流態形式；(c)將預混后的流態粉塵云向經由燃料噴管噴入設置在窯爐中的絕熱燃燒室，由此在此相對封閉的儲熱空間將能量密度相對低的生物質燃料的能量聚積在其中，并執行超高溫燃燒；(d)在燃燒過程中，向絕熱燃燒室補水蒸汽。通過本發明，能夠獲得高達 1500℃以上的燃燒溫度，滿足多種工業或民用窯爐的加熱要求，同時與

近年來，環境污染問題嚴重，石油等不可再生資源日趨匱乏，探求汽車新的動力源已經成為世界汽車領域研究和發展的熱點，燃料電池汽車作為一種新型節能汽車備受關注。質子交換膜燃料電池作為第四代燃料電池技術，不但突破卡諾循環限制，能量轉換效率高，而且排放污染少，對環境極其友好。部分汽車企業已經開始進行小規模的PEMFC汽車試運行和小批量投產，加快了其商用進程。 燃料電池裝置作為燃料電池汽車的動力裝置，是整個裝配體中最重要的部件，如何對質子交換膜燃料電池（PEMFC）進行有效的熱管理，對其工作效率、使用壽命和運行經濟性有著極其重要的意義。 通過對燃料電池的熱分析，與上汽合作搭建起36kW的Plug-in燃料電池發動機試驗平臺。 借助試驗平臺，可以對電堆進行大量實驗，并且可以分析電堆的輸出的功率，極限功率，及功率調節特性等動力數據；還可以分析電堆的散熱性能，以及散熱效果對電堆的功率影響等基礎數據。

本項目以陜西榆林及內蒙地區生產的半焦焦粉為原料，通過高溫催化處理以實現半焦焦粉的有序化、多孔化和功能化改性；進而將改性半焦焦粉作為催化劑應用在 CO 2 光催化反應過程中。本項目通過考察改性半焦對 CO 2 光催化轉化產物組成和產率的影響，揭示不同溫度、不同催化劑對半焦結構的調控規律及作用機制；進而揭示改性半焦作為催化劑在 CO 2 光催化轉化過程中的作用機理及轉化機制，以期探尋半焦焦粉應用的新途徑及 CO 2 轉化的新技術。

一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 學號 宋兆華 化學化工學院 2018.09-2022.06 201831045132 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 陳永東 化學化工學院 教授 能源催化，環境催化 四、項目簡介 針對甲醇汽車尾氣凈化催化劑貴金屬Pd用量大、甲醇深度氧化起燃溫度高等問題，本項目擬以Ce1-xLaxO2為載體，采用光化學還原法制備Pd1/Ce1-xLaxO2單原子催化劑，并將其涂覆在蜂窩陶瓷上制成整體式催化劑，考察其甲醇深度氧化性能；并利用XRD、XPS、TEM、球差校正高角環形暗場掃描透射電鏡（AC-HAADF-STEM）、X射線吸收精細結構（XAFS）等技術對載體及催化劑進行系統表征，揭示載體晶相、尺寸、形貌對Pd1/Ce1-xLaxO2界面結構的影響規律；結合動力學研究，建立Pd1/Ce1-xLaxO2界面結構—催化性能之間的構-效關系；為設計和開發新型高效低貴金屬甲醇汽車尾氣凈化催化劑提供理論指導和實踐基礎。

本發明的硅基懸臂梁耦合直接加熱式毫米波信號檢測儀器是由傳感器、模數轉換和液晶顯示三大模塊組成，傳感器模塊是由懸臂梁耦合結構、功率分配／合成器、直接加熱式微波功率傳感器和開關構成，襯底材料為高阻Ｓｉ，功率通過輸入端口對應的ＣＰＷ信號線終端的直接加熱式微波功率傳感器進行檢測；頻率檢測通過利用直接加熱式微波功率傳感器測量兩路在中心頻率處相位差為９０度的耦合信號的合成功率實現；相位檢測通過將兩路在中心頻率處相位差為９０度的耦合信號，分別同兩路等分后的參考信號合成，同樣利用直接加熱式微波功率傳感器檢測合成功率

本發明的硅基未知頻率縫隙耦合式直接式毫米波相位檢測器是由共面波導、縫隙耦合結構、移相器、單刀雙擲開關、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器以及直接式熱電式功率傳感器所構成，整個結構基于高阻Ｓｉ襯底制作，一共設置有四個縫隙耦合結構，上方的兩個縫隙耦合結構實現信號的頻率測量，下方的兩個縫隙耦合結構實現信號的相位測量，在前后縫隙之間設置有一段移相器；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器和Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功合器是由共面波導、非對稱共面帶線和一個隔離電阻組成；直接式熱電式功率傳感器主要由共面波導、兩個熱電