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耦合儲氫單元的燃料電池電源
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。
清華大學
2021-04-13
燃料電池堆膜電極檢測儀
1 成果簡介燃料電池應用于軍事、汽車、移動設備和家庭等領域。對于新生產的燃料電池堆，或在用的燃料電池堆，常需要了解電池堆內各節燃料電池的一致性和膜電極情況，但是國內外一直缺少檢測燃料電池堆膜電極的技術和測量裝置。 課題組研究出一種可方便檢測燃料電池堆膜電極狀況參數的方法和儀器。該測量儀具有如下功能和特點：可同步測量膜電極的催化劑有效活性面積、雙電層電容、氫滲透電流和阻抗；數據自動采樣，結果自動處理；可用于測量燃料電池單體和燃料電池堆，解決了以往即使檢測燃料電池單體膜電極也需要多臺測試儀器的問題，填補了燃料電池堆膜電極檢測儀器的空白。測量儀可用于科研中對燃料電池內部不一致性的檢查和原因辨析，可用于對各種場合的燃料電池堆進行現場檢查和老化診斷，可用作燃料電池堆初裝過程中的成組選配檢測工具。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的儀器，具有較大的推廣使用空間。測量儀包括硬件部分和軟件部分。研究組已開發出測量儀的初級版，參見下圖。初級版的測試軟件基于 Labview 編寫，界面簡單易操作，通過配合電腦完成測量。研究組現在正進行開發測量儀器的升級版，期望其能夠脫離電腦單獨測量，更美觀，更實用。 上圖 初級版電池堆膜電極檢測儀2 應用說明研究組應用該方法和測量儀進行了多次測量和研究，成果在國際國內會議的宣傳推廣中得到了許多同行的好評，并表示有購買意向。
清華大學
2021-04-13
廢塑料制備清潔燃料油的技術
項目簡介：
項目內容及規模：
本項目將廢塑料進行熱解得到燃油然后脫除雜質，油品質量得到了明顯改善，達到燃料油的質量標準。初步實施預計年生產規模 2000-5000 噸。
市場分析：
本項目解決了廢塑料處理過程的困難，燃燒后嚴重污染大氣環境的問題，能夠產生顯著的經濟效益和社會效益，具有廣泛的應用前景。
投資估計：
預計投資 100 萬。
經濟和社會效益：
預計年銷售額 1000 萬，年產生效益 200 萬。
科研技術優勢：
本項目具有投資少，操作成本低的特點，還可以應用于其它有機固廢回收利用，制備燃料油和可燃氣的各個領域。
南開大學
2021-04-13
燃料電池關鍵材料和組裝工藝
燃料電池技術應用的關鍵在與新材料的開發，基于材料的優化得到更好的燃料電池產電輸出性能。項目團隊基于固態離子理論，設計了一系列燃料電池電極新材料及新結構，以提高電池輸出性能為目的，開發了一系列高性能的陽極功能材料，陰極層材料與新結構。項目取得完整知識產權，申請發明專利15件，授權發明專利8件。
南京工業大學
2021-01-12
云端賦能活動 — 科技賦能教育往期回顧
云端賦能活動 — 科技賦能教育往期回顧
云上高博會
2022-07-07
太陽能高效聚光熱電聯合供能系統
太陽能光伏發電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個技術領域，但是由于其產能形式單一，最終嚴重制約了其進一步的技術發展和市場推廣前景。 其中太陽能光伏發電存在光電轉化效率低（由于溫度效應，晶硅型光伏發電系統綜合光電轉化效率只能達到12%-13%），光伏組件成本高，導致其成本回收期長。同時光伏電池生產也存在高能耗高污染的問題。 如何提高單位面積光伏電池的發電量，減少電池用量是降低系統成本提高發電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統技術的1/4），間接降低了光伏電池生產的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時，電池的溫度也急劇升高，嚴重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術手段的另一種產能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯供。
西安交通大學
2021-04-11
太陽能高效聚光熱電聯合供能系統
一. 項目簡介：應用背景
太陽能光伏發電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個技術領域，但是由于其產能形式單一，最終嚴重制約了其進一步的技術發展和市場推廣前景。其中太陽能光伏發電存在光電轉化效率低（由于溫度效應，晶硅型光伏發電系統綜合光電轉化效率只能達到 12%-13%），光伏組件成本高，導致其成本回收期長。同時光伏電池生產也存在高能耗高污染的問題。如何提高單位面積光伏電池的發電量，減少電池用量是降低系統成本提高發電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統技術的 1/4），間接降低了光伏電池生產的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時，電池的溫度也急劇升高，嚴重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術手段的另一種產能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯供。
西安交通大學
2021-04-11
車載含水乙醇低溫重整制氫應用系統
其他成果/n本實用新型公開了一種車載含水乙醇低溫重整制氫應用系統，其原理是利用汽車發動機余熱將含水乙醇經過兩級催化重整為富氫氣體，再將富氫氣體通入汽車發動機與燃油進行混合燃燒。本實用新型利用兩級蜂窩鈦網結構能夠產生較大的催化劑接觸表面積，有利于重整制氫裝置的小型化，使車載在線產氫的目的成為可能；兩級催化的結構實現了催化劑的相互協同作用，解決了單一催化劑形成積碳、燒結等問題造成的乙醇轉化效率和氫氣選擇性較低等問題，提高了催化劑的使用壽命。本實用新型利用了汽車尾氣余熱解決乙醇直接應用在發動機上存在的問題以及提高化石燃料的燃燒效率，降低有害物質的排放量。
武漢理工大學
2021-04-11
高回收率甲醇制氫新技術
氫氣是化工生產中加氫反應的必要氣源，由于原料來源的不同、氫氣純度要求不同，制氫裝置的投資規模及氫氣生產成本相差很大。工業上制氫方法有烴類蒸汽轉化法、電解水法等。烴類蒸汽轉化制氫適合用于氫氣用量大、規模裝置大的場合，其能耗及單位氫氣的生產成本較低；電解水則適合用于氫氣用量較小的場合，其裝置規模小，但能耗及氫氣的生產成本較高，對于中等規模氫氣用量的場合，人們一直致力于尋求新的制氫原料。隨著甲醇合成技術的改進，目前世界上工業甲醇的產量不斷提高，價格也比較低廉，利用甲醇水蒸汽轉化制氫，具有裝置規模小、氫氣生產成本低、原料來源穩定等優點，自八十年代后期逐漸受到人們的重視。現該技術已成為工業成熟技術，國內已有部分精細化工廠陸續采用。南京工業大學吸附技術研究所最近開發出新型節能型工藝，大大降低了甲醇制氫過程的能量消耗，具有顯著的經濟效益，已在多家生產單位采用。該工藝具有以下特點：1.選用的甲醇催化劑單程轉化率>99%，使用溫度260℃，壓力從常壓到3.0MPa皆可。該催化劑的性能經實驗室評價為國內領先水平，且在工業裝置運行三年以上。2.采用本所研究開發的CO高效吸附劑，使得產品氫氣中的CO含量小于1ppm，氫氣純度可以達到99.99%以上，同時氫氣回收率高（大于90%），比國內同類型的裝置提高10個百分點，因此甲醇消耗低，氫氣成本大大降低，經濟效益顯著。
南京工業大學
2021-04-13
城市污泥熱水解脫水制磚技術
城市污泥是城鎮污水處理過程中的副產物。一方面，城市污泥產量大、含水率高、水分難以脫除、無害化率低，直接排放對環境有害，但是其熱值高，可以資源化利用。另一方面，城市污泥的減量化要求高，污泥的傳統處理方式，如填埋、堆肥和焚燒都對污泥含水率有較高要求。 污泥進一步的脫水可以采用熱干化方法，但是傳統熱干化方法費用高，急需一種經濟的方法代替傳統熱干化法。 污泥熱水解技術可以進一步高效經濟地降低污泥的含水率，該技術是基于細胞破壁原理，可以低能耗、高效率地實現了污泥脫水干化。
西安交通大學
2021-04-11