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1 成果簡介作為一種清潔、高效的能量轉(zhuǎn)換裝置， 質(zhì)子交換膜燃料電池的理論比能量高達(dá)32940Wh/kg（ 在地面上使用時可不計(jì)空氣的質(zhì)量），是各種電化學(xué)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(jìn)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。現(xiàn)在世界各國正在加速其在民用領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。 利用質(zhì)子交換膜燃料電池國產(chǎn)關(guān)鍵原材料，創(chuàng)新膜電極制備方法（“熱定型” CCM 制備法）和優(yōu)化制備工藝，開發(fā)出了高性能、大面積的國產(chǎn)材料膜電極批量制備技術(shù)。并在模塊化燃料電池設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)模擬仿真的基礎(chǔ)上，研制出了空冷、自增濕式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機(jī)。該成果獲得全國第十九屆發(fā)明展覽會發(fā)明金獎。空冷、自增濕式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機(jī)，主要由燃料電池、供氣軸流風(fēng)扇、陽極間歇式排氣電磁閥、 DC/DC 穩(wěn)壓器和控制電路板等組成，燃料電池采用陰極與大氣貫通的開 放設(shè)計(jì)和高效的自增濕專利技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)寬功率范圍的自增濕發(fā)電。在電化學(xué)發(fā)電過程中，無需進(jìn)行復(fù)雜的熱管理和對反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)加濕，大大地減化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)比功率（ 265W/kg、 211W/L），并降低了成本，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的新能源發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)采用普氫燃料，發(fā)電效率可達(dá)到 50%以上，功率密度可達(dá)到 300mW/cm2 以上，無污染。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 燃料電池發(fā)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)： 上圖： 1.3 千瓦 空冷、自增濕式燃料電池發(fā)電機(jī) (43 cells)2 應(yīng)用說明經(jīng)過近十年來的電動汽車、 分布式電站、電源等領(lǐng)域的廣泛示范應(yīng)用（ 燃料電池已經(jīng)在航天、軍事上得到應(yīng)用，燃料電池備用電源和燃料電池家用電站正在開始商業(yè)化）， 質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的成熟度已經(jīng)逐漸被用戶所接受。目前，其商業(yè)化主要問題是成本較高（采用進(jìn)口材料成本昂貴）， 而本項(xiàng)目采用“ 863” 計(jì)劃“ 全國產(chǎn)材料燃料電池發(fā)電機(jī)” 成果，利用國產(chǎn)原材料制備燃料電池電堆，燃料電池材料供應(yīng)不僅有安全保障，而且還有低成本優(yōu)勢，可望克服燃料電池高成本的商業(yè)化障礙。3 應(yīng)用說明本項(xiàng)目屬新能源發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應(yīng)用前景。4 效益分析目前，質(zhì)子交換膜燃料電池的先進(jìn)制造水平為：電極催化劑載量為 0.5 毫克/平方厘米（電極）左右，電極性能可以在常壓空氣條件下達(dá)到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生產(chǎn)的情況下， 1 千瓦的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆僅需要使用約 2 克的 Pt 催化劑、 0.2 平方米的質(zhì)子交換膜、 0.4 平方米的碳紙擴(kuò)散層和約 0.24 平方米模壓雙極板。考慮國產(chǎn)燃料電池材料的批量生產(chǎn)，估計(jì)能實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 1500 元/平方米（質(zhì)子交換膜）、催化劑 400 元/克（ Pt）、 300 元/平方米（碳紙）、 600 元/平方米（模壓石墨板）。 1 千瓦全國產(chǎn)材料燃料電池堆的關(guān)鍵材料成本可控制在 1500 元以下，這與目前進(jìn)口材料燃料電池 26000 元/千瓦的成本相比， 國產(chǎn)材料燃料電池堆具有十分誘人的前景，這一批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電站成本要求 8000 元/千瓦，距離交通動力 500 元/千瓦的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)也為時不遠(yuǎn)。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和合成出一種具有開放式結(jié)構(gòu)的劍麻狀Co9S8材料，并首次將其作為鋰空氣電池正極。其開放狀結(jié)構(gòu)不僅為反應(yīng)產(chǎn)物提供了豐富儲存空間，有效避免不溶Li2O2對空氣電極的堵塞。而且，特殊的開放式結(jié)構(gòu)有利于氧氣的俘獲與釋放，為高效快速電極反應(yīng)提供保障；其次，Co9S8具有優(yōu)異的催化活性，有效改善了氧氣反應(yīng)動力學(xué)，大幅度提高了電極反應(yīng)速度；最后，Co9S8且具有良好的氧氣親和性，可以誘導(dǎo)氧氣在Co9S8納米棒表面反應(yīng)生成過氧化鋰，形成優(yōu)異的Li2O2/電極接觸界面，從而有利于充電過程中充分發(fā)揮Co9S8的催化效率，促進(jìn)Li2O2的完全分解。所以，該Co9S8空氣電極綜合解決了上述三個方面的問題，相應(yīng)的鋰空電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在50 mA g-1的電流密度下，可以獲得高達(dá)~6875 mAh g-1的放電容量，在控制放電容量為1000 mAh g-1的條件下，可以將充放電過電位降低至0.57 V，優(yōu)于目前已報(bào)道的氧化物基催化劑。

針對空巢老人日常家居生活和健康狀況的有效監(jiān)護(hù)問題，通過智能穿戴和智能攝像頭等等設(shè)備獲取老人日常的體征、視頻和音頻等多模式健康數(shù)據(jù)，記錄老人的體征數(shù)據(jù)、日常行為與精神外態(tài)，實(shí)現(xiàn)老人無監(jiān)督、連續(xù)的日常家居生活、健康狀況和精神狀態(tài)的可視化、智能化、自動你險(xiǎn)遠(yuǎn)程化監(jiān)護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)老人摔倒、表情痛苦、發(fā)出呻吟等緊急異常事件:綜合分析采集的老人多模式健康數(shù)據(jù)，建立空巢老人的體征狀態(tài)模型、日常行為模型和精神狀態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)對老人身體健康和精神狀態(tài)的長期監(jiān)測。同時，通過移動無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將老人日常生活、健康狀況的圍像視頻以及數(shù)據(jù)圖表信息發(fā)送到監(jiān)護(hù)人以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)護(hù)人員的移動通信終端，實(shí)現(xiàn)對老人異常生活狀態(tài)、健康狀況變化的及時響應(yīng)和監(jiān)管。

目前我國鍛造行業(yè)的主導(dǎo)設(shè)備仍以蒸空鍛錘為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)役蒸空鍛錘有2300多臺，這些設(shè)備大部分是三、四十年代設(shè)計(jì)，五、六十年代制造，結(jié)構(gòu)落后，設(shè)備老化，能源利用率極低，錘頭動能只能達(dá)到燃料熱能的0.5％～2％。由于設(shè)備的老化造成效率低下，污染等公害嚴(yán)重，工人的工作環(huán)境很差。電液錘是蒸空錘換代產(chǎn)品，它不僅能很好地滿足各種工藝和生產(chǎn)要求，而且可將能源利用率提高到20％左右，消滅鍋爐燒煤造成的系列污染公害，提高設(shè)備的工作效率，改善工人的工作環(huán)境，減小司錘的勞動強(qiáng)度。 北京理工大學(xué)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的泵蓄能器組合傳動、單桿、排油打電液錘驅(qū)動頭的原始發(fā)明單位，該驅(qū)動頭包含一項(xiàng)發(fā)明專利、三項(xiàng)實(shí)用新型專利。該技術(shù)九一年獲部級科技進(jìn)步一等獎，九二年獲國家科技進(jìn)步二等獎，這是目前國內(nèi)蒸空錘改電液錘技術(shù)的最高獎。該技術(shù)已被列入《八五國家重點(diǎn)新技術(shù)推廣計(jì)劃》《九五國家重點(diǎn)新技術(shù)推廣計(jì)劃》《國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃》《國家十項(xiàng)重點(diǎn)示范新技術(shù)》等。

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