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01. 成果簡介 近年來，隨著氫能利用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，應(yīng)對氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場前景巨大，氫能在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，世界發(fā)達國家均將氫能及綜合應(yīng)用作為未來能源發(fā)展的重點方向之一。燃料電池汽車融合了內(nèi)燃機汽車和純電動汽車的優(yōu)點，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優(yōu)勢，而且續(xù)駛里程足夠長，被業(yè)界公認(rèn)為是新能源汽車的發(fā)展趨勢。經(jīng)過北京奧運會23輛、上海世博會的196輛燃料電池汽車的批量示范驗證和多輪技術(shù)迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，從2013年開始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國外發(fā)展路徑不同，我國從燃料電池商用車切入推進氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，氫燃料電池商用車已實現(xiàn)小批量生產(chǎn)并在上海、北京、河北、廣東等地示范運營。氫能行業(yè)迎來了產(chǎn)品孕育的發(fā)展機遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動機的核心部件，代表企業(yè)如美國GORE公司、英國Johnson Matthey公司。本項成果提供了一種制備膜電極的技術(shù)，創(chuàng)新點為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學(xué)三相界面和促進多相傳質(zhì)，解決了傳統(tǒng)膜電極性能低、壽命短瓶頸問題；2）發(fā)明了將質(zhì)子交換膜和催化層封裝在氣體擴散層內(nèi)的一體化膜電極產(chǎn)品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產(chǎn)效率。該項成果已應(yīng)用于示范項目，應(yīng)用情況良好。性能指標(biāo)：1）面電導(dǎo): >40S/cm22）拉伸強度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測試條件：1.5atm,70℃,空氣計量數(shù)2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時（加速老化法,10%性能衰減）02. 應(yīng)用前景 燃料電池03. 知識產(chǎn)權(quán) 本項成果已申請專利22項。04. 團隊介紹 團隊在燃料電池應(yīng)用研究方面已有超過20年的技術(shù)積累，在技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化過程中，先后獲得“第十九屆全國發(fā)明展覽會發(fā)明獎”金獎、北京市第三屆發(fā)明專利獎一等獎、“清華大學(xué)科研成果推廣應(yīng)用效益獎”二等獎、“第十屆國際發(fā)明展覽會發(fā)明獎”金獎、湖北省技術(shù)發(fā)明獎等多項獎勵。負(fù)責(zé)人為副教授、博士生導(dǎo)師，累計在多個國際權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文96多篇，申請發(fā)明專利60余項。05. 合作方式 技術(shù)許可。06.聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

用于CO2分離的膜技術(shù)在天然氣、沼氣的凈化，三次采油中的CO2回收，密閉空間中的CO2 脫除以及減輕溫室效應(yīng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用性前景。與傳統(tǒng)的CO2分離技術(shù)相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環(huán)境友好，設(shè)備簡單緊湊、節(jié)約空間、高效靈活、易于操作等優(yōu)點，而且CO2濃度越高，膜法分離越經(jīng)濟，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費用也僅為吸收法的64.7%?？梢杂糜诿摮嵝詺怏w的膜主要有液膜、無機膜和高分子膜，實際應(yīng)用中滿足氣體分離要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的滲透性和選擇性不能兼得的缺點。含有固定載體的促進傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優(yōu)勢，能同時具有高的分離系數(shù)和透過速率，而且穩(wěn)定性好，是一類很有發(fā)展前途的氣體分離膜，已引起國際上研究者們的極大關(guān)注。本研究成果合成了幾種對CO2具有促進傳遞作用的固定載體膜材料，通過載體與CO2的相互作用促進CO2在膜內(nèi)的傳遞，因而具有較高的滲透選擇性。同時由于載體是以化學(xué)鍵固定在高分子上，因此具有很好的穩(wěn)定性。本成果以自主開發(fā)的固定載體膜材料為分離層，以多種材質(zhì)的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復(fù)合膜。所研制的復(fù)合膜，其CO2/CH4透過分離性能處于世界領(lǐng)先水平。

本發(fā)明公開了一種建筑施工工地快速成膜抑塵劑，它由質(zhì)量濃度0.70～1.0％的海藻酸鈉溶液和質(zhì)量濃度7.0～8.0％的氯化鈣溶液組成，所述海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液的使用比例為1:0.75～0.90。本發(fā)明利用植物提取物海藻酸鈉和無水氯化鈣反應(yīng)，在土壤表面迅速形成薄膜，覆蓋并固結(jié)表層粉塵達到抑制揚塵的作用，抑塵效率可達99％以上，且成本低廉，環(huán)境友好，無毒無害，可用于城市建筑工地?fù)P塵控制。抑塵劑所成海藻酸鈣膜，具有良好的吸濕保水性能，使用抑塵劑可使吸水性提高十倍，長期保持土壤固結(jié)含水率在11％以上，高于揚塵臨界含水率4％。使用本抑塵劑后，裸露土層的抗風(fēng)蝕、抗水蝕能力有顯著提高，鼓風(fēng)吹掃或水流沖刷均不會導(dǎo)致表面膜破壞或抑塵效果下降。

本發(fā)明屬于溫度刺激響應(yīng)膜領(lǐng)域，提供了一種聚醚砜溫度刺激響應(yīng)膜的制備方法，步驟如下：(1)將聚N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉加入N-甲基吡咯烷酮中并混合均勻，然后加入聚醚砜，混合均勻形成鑄膜液，再對鑄膜液進行脫氣；(2)將脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機將鑄膜液制成連續(xù)均勻的液膜，將載有液膜的鑄膜平板在20～30℃、相對濕度為60～80％的條件下靜置至少20min，將載膜的鑄膜平板放入溫度為室溫的水中浸泡至液膜完全凝固，洗滌凝固后的膜以去除N-甲基吡咯烷酮，最后將膜干燥即得，該膜中的微孔沿膜的厚度方向均勻分布。

質(zhì)子交換膜燃料電池在車用動力能源，分布式發(fā)電站，便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，因而受到廣泛關(guān)注。然而應(yīng)用最廣的Nafion質(zhì)子交換膜存由于脫水導(dǎo)致電導(dǎo)率降低，無法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質(zhì)膜常用的材料，PBI 的熱穩(wěn)定性極好，熔點高于600oC，化學(xué)穩(wěn)定性好，并且具有良好的機械強度，是一種優(yōu)異的聚合物電解質(zhì)膜材料。然而PBI 本身并沒有離子導(dǎo)電的能力，雖然采用離子基團修飾的方法能夠提高PBI 的導(dǎo)電性，但是修飾之后的PBI 溶解性能發(fā)生變化

成果創(chuàng)新點 團隊以加工路線圖為指導(dǎo)，研發(fā)能源環(huán)境為應(yīng)用導(dǎo)向 的微孔功能膜、信息顯示為應(yīng)用導(dǎo)向的光學(xué)膜和可持續(xù)農(nóng) 業(yè)發(fā)展的功能農(nóng)膜，力爭建成具有國際影響力、服務(wù)我國 高性能薄膜產(chǎn)品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數(shù)空間 材料基因圖譜可實現(xiàn)多重尺度結(jié)構(gòu)精確調(diào)控，解決了行業(yè) 薄膜結(jié)構(gòu)、形貌穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低，厚度波動大、產(chǎn) 品一致性差，成品率低，生產(chǎn)效率低下等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。 技術(shù)成熟度

生物降解材料是生物材料中發(fā)展非常迅速的一類材料，廣泛用于藥物控制釋放、基因傳送、組織工程等領(lǐng)域。用這類高分子材料作為組織引（誘）導(dǎo)再生膜，在完成了它們的功能之后可以自行降解。1） 可降解皮膚引（誘）導(dǎo)隔離膜 特點：多孔梯度膜結(jié)構(gòu)，使病損皮膚與空氣隔離，預(yù)防感染，同時引導(dǎo)皮膚組織再生，生長因子或生物活性物質(zhì)的添加則可實現(xiàn)組織的誘導(dǎo)再生。2） 可降解骨組織引

本成果研制的超薄復(fù)合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡(luò)合物對選擇層進行表面修飾，調(diào)控選擇層表面的親水性與交聯(lián)程度，極大提升了該薄膜復(fù)合膜滲透汽化脫水的分離性能。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 滲透汽化分離是一種新型膜分離技術(shù)，其利用致密高聚物膜對液體混合物中組分的溶解擴散性能的不同實現(xiàn)組分分離的一種膜過程，其突出的優(yōu)點事能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。本成果研制的超薄復(fù)合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡(luò)合物對選擇層進行表面修飾，調(diào)控選擇層表面的親水性與交聯(lián)程度，極大提升了該薄膜復(fù)合膜滲透汽化脫水的分離性能。本成果對薄膜復(fù)合膜選擇層進行表面修飾的操作簡易可行，明顯優(yōu)于目前市場上的大部分同類膜。

團隊以加工路線圖為指導(dǎo)，研發(fā)能源環(huán)境為應(yīng)用導(dǎo)向的微孔功能膜、信息顯示為應(yīng)用導(dǎo)向的光學(xué)膜和可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的功能農(nóng)膜，力爭建成具有國際影響力、服務(wù)我國高性能薄膜產(chǎn)品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數(shù)空間材料基因圖譜可實現(xiàn)多重尺度結(jié)構(gòu)精確調(diào)控，解決了行業(yè)薄膜結(jié)構(gòu)、形貌穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低，厚度波動大、產(chǎn)品一致性差，成品率低，生產(chǎn)效率低下等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。 

本項目技術(shù)采用膜分離在線脫水的方法，不但可以實現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)進行，而且可以確保高的轉(zhuǎn)化率。主要技術(shù)核心是采用滲透汽化脫水膜在線移除反應(yīng)產(chǎn)物，連續(xù)打破反應(yīng)平衡，極大地提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。在國家863計劃項目的支持下，對乙醇、丙醇、丁醇與乙酸、丙酸、乳酸、丁二酸等體系的反應(yīng)中，積累了大量基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可以達到98%以上，反應(yīng)時間為6h以內(nèi)。本技術(shù)在乳酸乙酯反應(yīng)方面建立了1t/d的膜反應(yīng)器，酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達到99%，反應(yīng)時間6h。已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利。