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成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 流場(chǎng)板（雙極板）是質(zhì)子交換膜燃料電池中的重要部件。目前，質(zhì)子交換膜 燃料電池廣泛采用的流場(chǎng)板（雙極板）主要有機(jī)加工硬質(zhì)石墨板、機(jī)加工金屬板 和注塑碳-塑復(fù)合材料雙極板三種類型。這三類流場(chǎng)板各有顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是各 自的缺點(diǎn)也較突出。 為實(shí)現(xiàn)燃料電池商品化，需要更低成本和更適應(yīng)批量化生產(chǎn)的流場(chǎng)板。為此， 我們開發(fā)了基于天然鱗片石墨材料和模壓成型工藝的復(fù)合石墨流場(chǎng)板技術(shù)。經(jīng)過 努力研究，現(xiàn)在形成的技術(shù)可以大幅度降低流場(chǎng)板的材料成本和加工成本，實(shí)現(xiàn) 高生產(chǎn)率，同時(shí)使導(dǎo)電率（>10S/cm）、氫氣透過系數(shù)（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、 熱傳導(dǎo)系數(shù)（>20W/m.K）以及抗壓強(qiáng)度（>10MPa）等指標(biāo)均滿足雙極板材料性 能的要求。 復(fù)合石墨流場(chǎng)板的主要用途是作為質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介： 92天津大學(xué)科技成果選編 技術(shù)原理： 復(fù)合石墨流場(chǎng)板主要由天然鱗片石墨和聚合物組成。天然鱗片石墨具有良好 的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，且化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，從而保證復(fù)合流場(chǎng)板具有良好的 導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。聚合物的添加可以提高復(fù)合流場(chǎng)板的強(qiáng)度，并且使復(fù)合板阻氣 性能得到改善，以實(shí)現(xiàn)雙極板分隔氧化劑和還原劑的功能和滿足燃料電池堆對(duì)雙 極板機(jī)械性能的要求。 工藝流程：配料→裝料→升溫→模壓→降溫→脫模→成品 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況： 目前已開發(fā)和制備出工作面積為 100mm×100mm 的流場(chǎng)板。并可根據(jù)需要 加工具有不同尺寸和流場(chǎng)形式的流場(chǎng)板。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)： 隨著能源的消耗持續(xù)增長(zhǎng)，能源短缺問題日益凸現(xiàn)。燃料電池的發(fā)展必然受 到越來越廣泛的重視。質(zhì)子交換膜燃料電池是目前應(yīng)用前景最廣且發(fā)展最快的一 類燃料電池。隨著質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展和普遍應(yīng)用，復(fù)合石墨流場(chǎng)板因價(jià) 格低和適應(yīng)批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)顯示出巨大的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。 應(yīng)用領(lǐng)域：質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池及其它電化學(xué)反應(yīng)器。 合作方式及條件：面議

升溫迅速、采暖舒適、高效節(jié)能環(huán)保、保健作用、強(qiáng)度高，重量輕、安裝方便、運(yùn)行費(fèi)用低、控制靈活、壽命長(zhǎng)久、安全可靠。

該項(xiàng)目應(yīng)用領(lǐng)域：可替代現(xiàn)有各種管殼式換熱器方案，尤其對(duì)貴重材料應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性更好，如銅管干式蒸發(fā)器、鈦管閉式冷卻器等。

管殼式換熱器在現(xiàn)代工業(yè)中占有十分重要的地位，特別是在動(dòng)力、能源、化工、空調(diào)制冷、石油、冶金、核能等工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛，它是工藝流程中的一種主要設(shè)備。傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器存在流動(dòng)死區(qū)，易結(jié)垢，無法充分利用傳熱面積從而導(dǎo)致傳熱系數(shù)低，壓降大，管束易產(chǎn)生流體誘導(dǎo)振動(dòng)等缺點(diǎn)。高效的管殼式換熱設(shè)備能從多方面節(jié)省能源的消耗：一方面可以節(jié)省驅(qū)使換熱器中冷熱兩種流體的運(yùn)動(dòng)所需的功耗，同時(shí)換熱面積的縮小可以減少生產(chǎn)換熱設(shè)備所需的能耗以及原材料，有效的結(jié)構(gòu)形式還可以減少換熱面結(jié)垢的可能性，延長(zhǎng)運(yùn)行周期。因此換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化是實(shí)現(xiàn)我國(guó)過程工業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，管殼式換熱器大約占世界換熱器市場(chǎng)總份額的35–40%，且在石油、化工領(lǐng)域管殼式換熱器能占到高達(dá)70％的份額。因此對(duì)螺旋折流板管殼式換熱器進(jìn)行推廣應(yīng)用對(duì)于節(jié)能具有重要的意義，可以創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 上世紀(jì)末提出使用螺螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的弓形折流板支撐結(jié)構(gòu)可以顯著降低殼側(cè)壓降，也有利于強(qiáng)化換熱，具有良好的綜合性能，雖然近十余年中國(guó)內(nèi)外對(duì)于螺旋折流板管殼式換熱器開展了較多的研究，但現(xiàn)有的公開發(fā)表的資料中未見到有關(guān)螺旋折流板換熱器的完整的設(shè)計(jì)方法介紹。本技術(shù)基于本課題組大量的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究并參考相關(guān)公開發(fā)表的文獻(xiàn)，開發(fā)一套完整的熱力設(shè)計(jì)方法和軟件。 該項(xiàng)目是在教育部重點(diǎn)課題和“973”項(xiàng)目的大力支持下，經(jīng)過多年的努力完成的。針對(duì)單殼程多管程單相介質(zhì)流動(dòng)換熱的螺旋折流板管殼式換熱器所開發(fā)的熱力設(shè)計(jì)軟件，該軟件擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。本軟件采用VB6.0、EXCEL2003和FORTRAN混合編程。VB形成可視化操作界面，可視化數(shù)據(jù)輸入輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能；調(diào)用FROTRAN語言編制的可執(zhí)行程序讀取所需數(shù)據(jù)完成核心計(jì)算；調(diào)用EXCEL軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的保存和輸入輸出管理。

? 旋流板塔是一種高效傳質(zhì)設(shè)備。近年來在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展。它的突出優(yōu)點(diǎn)是：操作負(fù)荷和操作彈性大、傳質(zhì)效率高、防堵性能強(qiáng)。本系統(tǒng)主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內(nèi)安裝有若干塊“高負(fù)荷旋流塔板”和高效除霧板（該板也可能安裝在副塔內(nèi)）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進(jìn)入主塔，在塔內(nèi)旋流上升、并在各板上與由塔頂進(jìn)入的液體旋流接觸，完成除塵、脫硫任務(wù)；潔凈煙氣經(jīng)副塔進(jìn)入煙囪，由煙囪頂部排空。攜有大量煙塵和脫硫渣的液體從主塔底部排出流入沉灰池，煙塵和脫硫渣沉入池底

本項(xiàng)目響應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)節(jié)能傳熱設(shè)備需求量日益增長(zhǎng)的發(fā)展機(jī)會(huì)，充分利用我們?cè)诟咝Ч?jié)能設(shè)備研制和產(chǎn)業(yè)化方面的成功經(jīng)驗(yàn)，自主研制新型扭曲管換熱器，并實(shí)現(xiàn)扭曲管換熱器制造產(chǎn)業(yè)化。本項(xiàng)目通過采用扭曲管可以使換熱器傳熱能力增加10％-20％，殼程阻力下降50-70%，將大幅度提高扭曲管換熱器的節(jié)能潛力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能25-35%。扭曲管換熱器提升了我國(guó)新型高效節(jié)能設(shè)備的整體技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在扭曲管換熱器內(nèi)，由于殼程為螺旋流，大大增強(qiáng)了殼程的湍流度，從而強(qiáng)化了殼程傳熱；由于扭曲管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即使管程為高粘度流體或流速較低時(shí)，也會(huì)獲得很高的湍流度。由于管子之間的多點(diǎn)自支撐結(jié)構(gòu)，省去了折流板，實(shí)現(xiàn)了流體縱向流，流動(dòng)分布和流速比較均勻，消除了換熱管振動(dòng)問題。由于殼程采用無折流板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了全程縱向流，使得殼程壓降大大降低；同時(shí)由于分布均勻，沒有流動(dòng)死區(qū)，有效傳熱面積大大增加。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大大強(qiáng)化了換熱器的傳熱系數(shù)。由于流速均勻、無死區(qū)，而且管壁溫度比較均勻，大大降低了結(jié)垢的可能性。無振動(dòng)、少結(jié)垢，從而延長(zhǎng)了維修周期，降低了維修費(fèi)用。該技術(shù)不改變換熱器的外形結(jié)構(gòu)，保留了管殼式換熱器的特點(diǎn)，具有易于推廣的特點(diǎn)，具備較好的工業(yè)應(yīng)用前景。目前已做了大量的前期開發(fā)準(zhǔn)備及示范工程。

成果簡(jiǎn)介：旋流板塔是一種高效傳質(zhì)設(shè)備。近年來在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用取 得了很大進(jìn)展。它的突出優(yōu)點(diǎn)是：操作負(fù)荷和操作彈性大、傳質(zhì)效率高、防 堵性能強(qiáng)。本系統(tǒng)主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內(nèi)安裝有若干塊“高負(fù)荷旋流塔板”和高效除霧板（該板也可能安裝在副塔內(nèi)）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進(jìn)入主塔，在塔內(nèi)旋流上升、 并在各板上與由塔頂進(jìn)入的液體旋流接觸，完成除塵、脫硫任務(wù)；潔凈煙氣經(jīng)副塔進(jìn)入煙囪，由煙囪頂部排空。攜有大量煙塵和脫硫渣的液體從主塔底 部排出流入沉灰池，煙塵和脫硫渣沉

本成果深入研究和發(fā)展了微膜蒸發(fā)傳熱新機(jī)理，在國(guó)內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)了傳熱亢進(jìn)現(xiàn)象，采用狹縫結(jié)構(gòu)和有效的補(bǔ)液措施發(fā)明了類環(huán)狀流微膜蒸發(fā)板翅式冷凝蒸發(fā)技術(shù)，成為第六代制氧裝置的關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)在國(guó)際上首先研制出空分精鎦裝置的心臟?新型主冷凝蒸發(fā)器正式產(chǎn)品，已配置30套150m3/h制氧裝置，配置12000m3/h和6000m3/h制氧裝置各一套，其體積和重均比老產(chǎn)

結(jié)構(gòu)材料輕量化是目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家重大需求的重大挑戰(zhàn)，材料結(jié)構(gòu)功能一體是新材料的重要發(fā)展方向。 輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫鋁合金復(fù)合夾芯板以超輕質(zhì)的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進(jìn)交通、航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過可調(diào)控的芯層泡沫鋁合金孔結(jié)構(gòu)，復(fù)合夾芯板的實(shí)現(xiàn)了同等質(zhì)量鋼板6倍的高剛度，同時(shí)比重僅與水接近，該成果已經(jīng)應(yīng)用于我國(guó)重要裝備制造。