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1 成果簡介作為一種清潔、高效的能量轉換裝置， 燃料電池是各種電化學電池體系中的理論比能量“ 絕對冠軍”， 而且功率密度高、電流密度大， 是最先進的能量轉換技術之一。燃料電池在發電過程中，除了提供電能以外，還會產生廢熱。所以傳統燃料電池電堆中，單片燃料電池之間通常設有冷卻板，需要采用大流量的空氣或者冷卻水來為燃料電池散熱。而燃料電池工作時需要氫氣作為燃料，如果以儲氫合金作為氫源，則儲氫合金在釋放氫氣時會吸收熱量。 本成果將燃料電池與儲氫單元進行結構的耦合，可利用儲氫合金來部分吸收燃料電池發電時產生的廢熱，既解決了燃料電池水管理和熱管理的難題，又能解決儲氫單元放氫穩定性的問題，還能降低燃料電池系統寄生功率，提高系統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。本成果耦合型質子交換膜燃料電池解決了質子交換膜燃料電池的水熱管理問題，能夠使燃料電池系統結構更加緊湊，能量密度和功率密度更高。 上圖 耦合燃料電池的內部結構及外部結構圖2 應用說明經過近十年來的電動汽車、分布式電站、電源等領域的廣泛示范應用（燃料電池已經在航天、軍事上得到應用，燃料電池家用電源已經在日本產業化），質子交換膜燃料電池技術的成熟度已經逐漸被用戶所接受。目前，其商業化主要問題是價格較高（采用進口材料成本昂貴），而本項目利用國產原材料制備燃料電池電源，燃料電池材料供應不僅有安全保障，而且還有低成本優勢，可望克服燃料電池高成本的商業化障礙。3 效益分析由于目前國內外尚無同類產品，而且各行各業對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， 本電源價格每臺約 1500 元/千瓦。 來自政府的資金補助以及軍事、工業、新能源等應用領域的直接采購是使燃料電池電源商業化逐漸興盛的主因。據美國市場研究機構 Pike Research 估計， 2016 年市場上的主力燃料電池產品功率將在 100W~2kW 之間，用于替代部分鉛酸電池和柴汽油發電機，主要應用于船舶、 專用車、無人載具、 戰場支持系統、 備用電源、 應急電源等。

成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術 成果參與單位：江蘇科環新材料有限公司、深圳能源環保股份有限公司、上海康恒環境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產權情況：已申請專利87項，其中已授權發明專利17項，已授權實用新型專利27項 針對我國新能源與環保科技的重大戰略，以解決垃圾與生物質發電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標，本項目擬搭建應用于生物質與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應熔焊系統技術平臺，在多元耦合燃料（生物質/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備等受熱面，開發完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質和垃圾電站的迅猛發展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統熱噴涂技術由于易脫落、孔隙率高而應用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發新型高溫防腐涂層技術已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發計劃等項目的支持下，經過十余年的集智攻關，于2019年初研發成功了高頻感應熔焊高溫腐蝕防護涂層技術，取得了系列創新性成果：首次在國內構建了生物質與垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，開發了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術體系，解決了城市垃圾與生物質電站鍋爐高溫腐蝕防護的技術瓶頸，打破了發達國家的技術封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質焚燒發電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預熱器低溫腐蝕和受熱面結焦等，特別是對燃燒器區域水冷壁管來說，如果沒有防護涂層只能使用1—2年。傳統的熱噴涂，由于結合強度低孔隙率高，很少應用；普通高頻感應熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現象，非計劃停爐維修給企業造成了極大的經濟負擔。針對我國西北地區高硫高鈉鹽燃煤發電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發感應熔焊與超音速噴射復合金屬陶瓷涂層技術，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優于堆焊，以期徹底終結困擾我國燃煤行業多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴重腐蝕的防護難題。 創新點 1、首次在國內構建垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，自主開發了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術體系，打破了發達國家對核心技術的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統核心技術瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復合涂層的防護技術，發明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術，鍋爐的高溫腐蝕防護性能與服役壽命顯著提升。 3、創新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護方法，發明了多項陶瓷高效低成本加工技術，填補了國際上硬脆材料特種加工技術的空白，突破了垃圾焚燒發電鍋爐高頻感應熔焊系統核心技術瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業生產中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經濟損失約達７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點堿金屬鹽熔融腐蝕。據“十三五”規劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預計復合增長率不低于20%，垃圾焚燒規模呈快速增長態勢，截至2018年，中國已運行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點低、發展快”，垃圾焚燒發展極快，2025年行業總規模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團隊在農機刀片耐磨、水泥建材行業耐磨、機械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃氣輪機熱障涂層、海上風電鹽霧腐蝕、軍工等領域的新產品、新技術也逐步成熟，走向規模化應用市場。 應用案例 深圳能源環保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區松崗鎮老虎坑，業主單位：深能環保寶安垃圾焚燒發電廠。 獲獎情況 2021年中國商業聯合會科學技術獎 一等獎 2021年河北省科技技術獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創業榜樣 2019年第八屆中國創新創業大賽 優秀企業獎 2019年第七屆創業江蘇科技創業大賽 三等獎 2019年“創客中國”江蘇省中小企業創新大賽 優勝獎 2019年 淮安市第四屆企業科技創新大賽 一等獎

多元熱流體發生裝置起源與二十世紀 80 年代，美國的“深井注汽項目”(Project Deep Steam)，由美國桑迪安(Sandia)國家實驗室負責研制井下蒸 汽發生器，并進行了多次現場試驗。上世紀 90 年代初期，西安交通大學陳聽寬 教授從燃機設計的角度出發，也對井下蒸汽發生器進行了一系列的研究，并進行 了一些低壓實驗。到本世紀，液體火箭發動機的設計理念被借鑒到多元熱流體發 生器中，燃燒壓力達到 20MPa，現場試驗取得了一定的成功。但是，多元熱流體 發生裝置仍存在燃料霧化效果差、燃燒不穩定、冷卻水套結垢、汽化室噴孔堵塞 等問題。本項目研究側重于超臨界水熱燃燒型的多元熱流體發生裝置，與火箭動力型 不同，超臨界水熱燃燒不僅是一種高壓燃燒，而且其燃燒介質為超臨界水，即火 焰區域有一定份額的超臨界水存在。

產品詳細介紹多元素分析儀器應用范圍（可分析周期表中所有金屬元素和部分非金屬元素）1．鋼鐵及其合金的分析：包括碳素鋼、鑄鐵、合金鋼、高純鐵、鐵合金等。2．有色金屬及其合金的分析：包括有色金屬及其合金、稀有金屬及其合金、貴金屬、稀土元素及其化合物。3．水質樣品的分析：包括飲用水、地表水、礦泉水、高純水及廢水等。4．環境樣品的分析：包括固體廢物、土壤、粉煤灰、大氣飄塵等。5．地礦樣品的分析：包括地質樣品、礦石及礦物等。6．動植物及生化樣品的分析：包括植物、中藥及動物組織、生物化學樣品等。7．核工業產品的分析：包括核燃料、核材料等。8．食品及飲料的分析：包括食品、飲料等。9．化學化工產品的分析：包括化學試劑化工產品無機材料化妝品油類等。

DHF多元素快速分析儀可同步測量6種元素、數據自動處理，可以準確、快速定量分析二十多種元素的含量，適用于陶瓷、耐火材料、水泥、玻璃等硅酸鹽行業和鎢、鉬、鎳、鈷、銅等有色金屬及冶煉行業的定量分析。

2020 年 7 月 10 日，國際著名期刊《Science》刊發論文《電場誘導異質界面金屬態構建超質子傳輸》（Proton transport enabled by a field-induced metallic state in a semiconductor heterostructure）。東南大學太陽能技術研究中心/儲能聯合研究中心首席科學家朱斌教授為該論文共同一作和主通訊作者，此項研究成果標志著東南大學在燃料電池領域相關研究取得了重大進展。  朱斌教授等人采用完全不同于傳統離子導體結構摻雜的方法，構建半導體材料的異質結構，通過利用半導體異質界面電子態/金屬態特性把質子局域于異質界面，設計和構造具有最低遷移勢壘的超質子高速通道；在燃料電池中，質子經電化學嵌入到異質材料界面，被帶正電的氧化鈰表面排斥到鈷酸鈉表面，但同時受到正電鈉離子的排擠不能進入鈷酸鈉內部，因而局域于兩者材料的界面空間，從而實現在最低勢壘的層間連續快速遷移。  實驗成功地驗證了理論和計算結果，獲得了極其優異的質子電導率（較傳統釔穩定二氧化鋯電解質材料的電導率提升了幾個數量級），實現了先進質子陶瓷燃料電池示范。

技術簡介 在海洋、石油、造紙等行業工作的關鍵零部件，承受嚴重的腐蝕、磨損交互作用，工作環境惡劣，服役壽命短。本技術設計了系列鎳基多元合金及高熵合金材料，計算混合焓、混合熵、以及合金化熱力學和動力性分析，調控Cr、Mo、Al含量提高耐蝕性，調控原子半徑差異性，提升固溶強化效應，獲得以FCC/BCC簡單固溶體結構為主的兼具耐磨耐蝕性能的復合涂層，滿足在沖刷、沖蝕、磨蝕等零部件的表面強化技術需求。 創新點及性能指標 1、利用大原子半徑的Mo、Al等合金元素的固溶強化效應和熵焓效應，獲得以簡單固溶體結構為主的耐磨蝕涂層。 2、調控Cr、Mo、Al含量，獲得FCC/BCC雙相結構和細晶組織，改善Cr的擴散能力，提高涂層的鈍化性能。

眾所周知，石油、天然氣和煤炭等不可再生的化石資源構成了當今世界燃料和化學工業的基石，豐富了人類的物質生活，創造了當今的繁華塵世。然而，隨著化石資源的日益枯竭，能源供需矛盾的不斷惡化，油價的不斷飆升，化石工業造成的環境污染日益嚴重等問題，已成為制約社會和經濟可持續發展的瓶頸。這些問題大大推動了人們研究可再生的生物質資源制備能源和大宗化學品的熱情。多元醇作為新一代能源和化學品的平臺，其廣泛的應用前景已引起了眾多科研工作者的廣泛關注。目前，生物基多元醇的工藝路線主要集中在山梨醇的加氫裂解和纖維素通過熱裂解、催化裂化及酸水解加氫等反應途徑制得。但是這兩種工藝路線具有工序流程長，反應條件比較苛刻（需要高溫、高壓下進行），產品比較復雜，分離難度大，成本高等不足，嚴重制約生物基多元醇產業的健康發展。本項目針對上述工藝路線存在的不足，設計了三條新的反應途徑，均能有效地將葡萄糖單體轉化為附加值比較高的多元醇，如合成聚酯纖維的基礎原料：1、2-丙二醇和乙二醇等。這些工藝路線與傳統路線相比，具有反應條件比較溫和，產物比較簡單，成本比較低等優點，同時也能達到節能減排的目標，符合環境友好的要求。因此，這么有意義的研究工作應該得到更大的扶持力度，使其盡快產業化，走出符合我國生物產業特色的道路。

眾所周知，化學藥物和有機消毒劑的大量使用極易導致細菌和病毒的變異，并造成嚴重的后果，如0-157大腸桿菌、瘋牛病、SARS、禽流感等微生物事件的發生，使人們對生態環境和微生物環境的惡化給地球和人類健康帶來的危險表示擔憂，安全無毒的無機抗菌材料已成為人們的迫切需要。本項目的任務是：利用具有自主知識產權的氧化鋅晶須（簡寫為：ZnOw）制備技術，并在前期研究工作的基礎上，對ZnOw、納米材料進行抗菌活性處理，將ZnOw與多種納米材料復合，制備一種安全、持久、高效、廣譜的抗菌殺菌材料。