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高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術
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
上海交通大學
2021-05-11
高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術
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
上海交通大學
2021-04-10
一種兩自由度隔振與精密定位的復合主動隔振器
本發明公開了一種兩自由度隔振與精密定位的復合主動隔振器， 該隔振器包括基礎平臺(10)和負載平臺(30)，該隔振器還包括隔振單 元，其設置在所述基礎平臺(10)和負載平臺(30)之間，所述隔振單元包括沿第一方向設置的空氣彈簧(20)和第一音圈電機(25a)，所述隔振單 元還包括沿第二方向設置的可調剛度片彈簧和第二音圈電機(25b)，該 隔振器還包括定位單元，其設置在所述隔振單元的外側，所述定位單 元包括沿第一方向設置的比例壓力閥(26)，所述定位單元還包括沿第二 方向的第二音圈電機(25b)。本發明
華中科技大學
2021-04-14
五軸數控精密刀具磨床、刀具研發軟件及刀具一體化研制
成果瞄準國外對刀具設計與制造技術及裝備的封鎖，以及國內該領域的空白，采用自主研制的整體立銑刀通用數學建模理論及磨削算法，基于自主知識產權，開發出我國自己的整體立銑刀設計與制造軟件、數控系統、五軸數控精密刀具磨床以及國產化刀具，該項成果已經獲得2項發明專利，2項軟件著作權，目前已經開發出刀具設計與制造軟件，正在開發數控系統，后期開發出五軸數控機密磨床裝備，項目整體已經達到國內領先、國際先進水平，有望實現產業化。
西南交通大學
2016-06-27
一種基于四程中繼跟蹤模式的遠月面著陸器精密定位方法
本發明提供一種基于四程中繼跟蹤模式的遠月面著陸器精密定位方法，基于觀測模型實現遠月面著 陸器精密定位，所述四程中繼跟蹤測量模式，將月球軌道器作為中繼星，使用月球著陸器和月球軌道器 之間的鏈路進行測量。本發明克服傳統直接跟蹤測量模式無法對遠月面著陸器進行定位的缺陷，提供一 種基于四程中繼跟蹤模式的遠月面著陸器精密定位方法，借助于中繼星的中繼跟蹤測量，可以消除月球 自身的遮擋，實現對遠月面著陸器的精密定位。由于該方式對著陸器以及中繼星有很強的幾何約束，將 使精密定軌、定位的精度得到極大地提高。
武漢大學
2021-04-13
低溫流動層法制備碳氮化物涂層的關鍵技術在精密模具上應用
為了解決高精度模具表面強化處理變形和高溫技術在工業大規模推廣應用中的瓶頸問題，本項目提出利用低溫流動層法進行碳氮化物涂層制備的方法，應用于高精密模具表面強化處理。通過氣流與粉末在600℃左右形成左右的流動層的熱輻射特性，在高精密模具表面制備高耐磨高耐蝕的碳氮化物涂層，是由碳化物和氮化物復合而成，兼具碳化物和氮化物的優點，具有高熔點、高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蝕等特性，并具有良好的導熱性、導電性和化學穩定性，適用于要求較低的摩擦系數和較高硬度高精密模
常州大學
2021-04-14
基于工業機器人的大口徑光學元件高效精密磨拋加工關鍵技術與裝備開發
國內外大科學工程研究中如激光聚變，空間光學，天文望遠鏡等，都對大口徑光學元件提出了較大的需求和較高的要求，而國內大口徑光學加工制造能力還遠落后于美國，歐洲等國家。隨著國內對大口徑光學元件的需求越來越大，精度越來越高，口徑越來越大，孔徑也不斷增大，適用于大尺寸、非球面、高效、精密的柔性加工技術已成為制約其發展和亟待解決的關鍵問題。利用智能化自動化技術生產取代傳統手工低效率研磨已經成為必然趨勢。為適應大口徑光學元件的加工，結合現有成熟工業機器人技術條件，先進制造裝備及控制實驗室開展了多工具柔性磨拋復合加工技術的研究，利用工業機器人模擬手工研磨鏡面加工技術，通過在末端關節安裝的專門研發磨拋工具頭對各型大口徑平面及曲面類光學元件進行高效率研磨加工，還能根據光學元件面形檢測得出的誤差結果，專門開發了自主知識產權的軟件能智能化地在光學表面相應的區域自動選擇修正工具，并自動通過高效疊代算法得出合適的磨拋材料去除函數，并生成高精度光學表面加工程序，有效地控制加工大口徑光學元件過程中產生的各種誤差，特別是能有效克服“蹋邊問題”，該成套技術不僅能大大提高大口徑光學元件的拋光效率和加工精度，另外與采用精密數控機床加工相比還能有效降低企業設備采購與維護成本。 應用領域： 核聚變、空間光學、天文光學望遠鏡、光學鏡頭等涉及光學元件制造行業 技術指標： ？ 實現直徑1米的大口徑光學元件磨拋加工； ？ 直徑500mm的平面反射鏡有效口徑范圍面形精度達到PV=0.387λ、rms=0.063λ。
電子科技大學
2021-04-10
基于工業機器人的大口徑光學元件高效精密磨拋加工關鍵技術與裝備開發
國內外大科學工程研究中如激光聚變，空間光學，天文望遠鏡等，都對大口徑光學元件提出了較大的需求和較高的要求，而國內大口徑光學加工制造能力還遠落后于美國，歐洲等國家。隨著國內對大口徑光學元件的需求越來越大，精度越來越高，口徑越來越大，孔徑也不斷增大，適用于大尺寸、非球面、高效、精密的柔性加工技術已成為制約其發展和亟待解決的關鍵問題。利用智能化自動化技術生產取代傳統手工低效率研磨已經成為必然趨勢。為適應大口徑光學元件的加工，結合現有成熟工業機器人技術條件，先進制造裝備及控制實驗室開展了多工具柔性磨拋復合加工技術的研究，利用工業機器人模擬手工研磨鏡面加工技術，通過在末端關節安裝的專門研發磨拋工具頭對各型大口徑平面及曲面類光學元件進行高效率研磨加工，還能根據光學元件面形檢測得出的誤差結果，專門開發了自主知識產權的軟件能智能化地在光學表面相應的區域自動選擇修正工具，并自動通過高效疊代算法得出合適的磨拋材料去除函數，并生成高精度光學表面加工程序，有效地控制加工大口徑光學元件過程中產生的各種誤差，特別是能有效克服“蹋邊問題”，該成套技術不僅能大大提高大口徑光學元件的拋光效率和加工精度，另外與采用精密數
電子科技大學
2021-04-10
基于工業機器人的大口徑光學元件高效精密磨拋加工關鍵技術與裝備開發
成果簡介： 國內外大科學工程研究中如激光聚變，空間光學，天文望遠鏡等，都對大口徑光學元件提出了較大的需求和較高的要求，而國內大口徑光學加工制造能力還遠落后于美國，歐洲等國家。隨著國內對大口徑光學元件的需求越來越大，精度越來越高，口徑越來越大，孔徑也不斷增大，適用于大尺寸、非球面、高效、精密的柔性加工技術已成為制約其發展和亟待解決的關鍵問題。利用智能化自動化技術生產取代傳統手工低效率研磨已經成為必然趨勢。為適應大口徑光學元件的加工，結合現有成熟工業機器人技術條件，先進制造裝備及控制實驗室開展了多工具柔性磨拋復合加工技術的研究，利用工業機器人模擬手工研磨鏡面加工技術，通過在末端關節安裝的專門研發磨拋工具頭對各型大口徑平面及曲面類光學元件進行高效率研磨加工，還能根據光學元件面形檢測得出的誤差結果，專門開發了自主知識產權的軟件能智能化地在光學表面相應的區域自動選擇修正工具，并自動通過高效疊代算法得出合適的磨拋材料去除函數，并生成高精度光學表面加工程序，有效地控制加工大口徑光學元件過程中產生的各種誤差，特別是能有效克服“蹋邊問題”，該成套技術不僅能大大提高大口徑光學元件的拋光效率和加工精度，另外與采用精密數控機床加工相比還能有效降低企業設備采購與維護成本。 應用領域： 核聚變、空間光學、天文光學望遠鏡、光學鏡頭等涉及光學元件制造行業 技術指標： 實現直徑1米的大口徑光學元件磨拋加工； 直徑500mm的平面反射鏡有效口徑范圍面形精度達到PV=0.387λ、rms=0.063λ。
電子科技大學
2017-10-23
紅外傳感器用高性能熱釋電陶瓷材料與高精密寬溫區熱釋電系數測試系統
2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。 2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。
華南理工大學
2023-05-08