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高校科技成果盡在科轉(zhuǎn)云

本發(fā)明公開(kāi)一種全綠色光電化學(xué)電池水解制氫的反應(yīng)裝置.該裝置包括水輪發(fā)電機(jī),光電化學(xué)水解裝置,外電路,其中水輪發(fā)電機(jī)的正極連接工作電極,負(fù)極連接到對(duì)電極上;水輪發(fā)電機(jī)是將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,產(chǎn)生外加電場(chǎng),主要由水輪機(jī)和螺旋槳組成;光電化學(xué)水解裝置中工作電極是采用磁控濺射法制備的ZnO薄膜封裝后構(gòu)成,或者是采用原子層沉積制備的TiO2薄膜,厚度60nm,300℃下ALD生長(zhǎng)的多晶.本發(fā)明成功實(shí)現(xiàn)了完全依靠綠色可再生的清潔能源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的光電化學(xué)電池.本發(fā)明采用的水輪發(fā)電機(jī)通過(guò)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,再連接到光陽(yáng)極材料上去,在無(wú)需外加偏壓的情況下即可高效地分解水產(chǎn)生氫氣,從而節(jié)約了能耗.

項(xiàng)目屬于化學(xué)工藝和能源高效轉(zhuǎn)化利用的交叉領(lǐng)域，先后列入國(guó)家“十一五”支撐計(jì)劃項(xiàng) 目、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。氣態(tài)烴非 催化部分氧化技術(shù)可廣泛應(yīng)用于焦?fàn)t氣、煤層氣、天然氣、油田氣、煉廠(chǎng)氣等氣態(tài)烴化合物制 備合成氣，是能源化工領(lǐng)域的核心技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。 項(xiàng)目系統(tǒng)研究了氣態(tài)烴非催化部分氧化技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于： (1) 基于轉(zhuǎn)化過(guò)程為傳遞控制的原理，創(chuàng)新性地提出了新型氣態(tài)烴非催化部分氧化燒嘴。 (2) 基于燒嘴與流場(chǎng)匹配的思想，提出了新的轉(zhuǎn)化爐拱頂隔熱襯里設(shè)置結(jié)構(gòu)型式。 (3) 提出了氣態(tài)烴非催化部分氧化新的流程組織模式、自動(dòng)控制及安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的理 念，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣態(tài)烴非催化部分氧化制合成氣成套工藝技術(shù)。該技術(shù)打破了 GE、Shell等跨國(guó)公司的壟斷，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先。

熱噴涂是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)激光熔覆的光學(xué)準(zhǔn)直、聚焦和整形以及與之配合送粉頭的重新設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)均勻薄涂層的高速熔覆技術(shù)，目前受到廣泛關(guān)注。由于兼具熱噴涂快速沉積涂層特性以及激光熔覆冶金結(jié)合的特點(diǎn),有望成為規(guī)則表面實(shí)現(xiàn)替代電鍍硬鉻的新方法。冷噴涂是利用超音速氣流獲得高速粒子使其通過(guò)固態(tài)塑性變形沉積而制備技術(shù)的方法。超高速激光熔覆相比于傳統(tǒng)激光熔覆，激光能量主要作用粉末，能量分配：基材 20%，粉末 80%，粉末溫度高于熔點(diǎn)，修復(fù)產(chǎn)品表面粗糙度可小于 20 微米，修復(fù)厚度可低至 30 微米。

項(xiàng)目屬于化學(xué)工藝和能源高效轉(zhuǎn)化利用的交叉領(lǐng)域，先后列入國(guó)家“十一五”支撐計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。氣態(tài)烴非催化部分氧化技術(shù)可廣泛應(yīng)用于焦?fàn)t氣、煤層氣、天然氣、油田氣、煉廠(chǎng)氣等氣態(tài)烴化合物制備合成氣，是能源化工領(lǐng)域的核心技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。 項(xiàng)目系統(tǒng)研究了氣態(tài)烴非催化部分氧化技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：（1）基于轉(zhuǎn)化過(guò)程為傳遞控制的原理，創(chuàng)新性地提出了新型氣態(tài)烴非催化部分氧化燒嘴。（2）基于燒嘴與流場(chǎng)匹配的思想，提出了新的轉(zhuǎn)化爐拱頂隔熱襯里設(shè)置結(jié)構(gòu)型式。（3）提出了氣態(tài)烴非催化部分氧化新的流程組織模式、自動(dòng)控制及安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的理念，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣態(tài)烴非催化部分氧化制合成氣成套工藝技術(shù)。該技術(shù)打破了GE、Shell等跨國(guó)公司的壟斷，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先。

在“雙碳”目標(biāo)的背景下，基于可再生能源電解水制氫是真正實(shí)現(xiàn)清潔氫氣來(lái)源的“綠氫”技術(shù)。然而，目前制約電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一是貴金屬基電催化劑高昂的價(jià)格。近年來(lái)，研究者開(kāi)發(fā)了多種廉價(jià)、高效的電解水陰極析氫非貴金屬電催化劑，其中硫化鉬（MoS2）基催化劑是迄今為止發(fā)現(xiàn)的析氫性能最好的非貴金屬催化劑之一，其具有類(lèi)鉑活性。然而，這類(lèi)高活性催化劑往往更易受到復(fù)雜催化反應(yīng)環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致催化劑表面發(fā)生重構(gòu)并破壞其幾何/電子結(jié)構(gòu)，造成催化劑失活。 基于此，本團(tuán)隊(duì)提出了具有分子選擇性的柵欄工程，解決了高活性Co摻雜MoS2析氫反應(yīng)催化劑活性與穩(wěn)定性之間的權(quán)衡問(wèn)題。這一策略為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的非貴金屬基電催化劑的大規(guī)模應(yīng)用提供了新思路。當(dāng)將該MoS2基（Co-MoS2@CoS2）陰極催化材料與實(shí)驗(yàn)室自制的高活性鈷鎳雙金屬硒化物析氧反應(yīng)陽(yáng)極配對(duì)用于實(shí)驗(yàn)室自制的堿性電解水（AWE）雙電極電解系統(tǒng)時(shí)，在電流密度400 mA/cm2下持續(xù)分解500 h沒(méi)有明顯的衰減。 隨著我國(guó)進(jìn)一步推進(jìn)去碳化，電解水制氫有望成為能源變革的核心。在此背景下，只有大力推廣電解水制氫，才能滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的綠氫需求。為此，需要大幅擴(kuò)大電解水制氫裝置規(guī)模，讓電解水制氫在國(guó)民經(jīng)濟(jì)去碳化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 乙型病毒性肝炎（viral hepatitis type B）是由乙型肝炎病毒引起的以肝臟病變?yōu)橹鞯囊环N傳染病。慢性乙型肝炎是指乙肝病毒檢測(cè)為陽(yáng)性，病程超過(guò)半年或發(fā)病日期不明確而臨床有慢性肝炎表現(xiàn)者。如若得不到及時(shí)的治療，將會(huì)發(fā)展為肝硬化甚至肝癌。目前乙肝抗病毒藥主要分為核苷類(lèi)抗病毒藥物以及干擾素，核苷類(lèi)停藥會(huì)復(fù)發(fā)，易產(chǎn)生耐藥性。而干擾素，副作用大，治療藥物極其缺乏。  本項(xiàng)目包括兩部分，其一是以提取分離得到的口山酮類(lèi)化合物為代表的紫紅獐牙菜化學(xué)成分通過(guò)抑制HBsAg和HBeAg表達(dá)等作用實(shí)現(xiàn)抗病毒和保肝作用。 A、1,7-羥基-3,4甲氧基口山酮（1）、當(dāng)藥醇苷（4）和7-O-[α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基] -1,8-二羥基-3-甲氧基口山酮（5）對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBsAg的表達(dá)呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的抑制作用，其抑制率分別為31.74%、25.37%和37.66%，顯著高于陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBsAg的抑制率（陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBsAg的抑制率為22.58%）； B、7-O-[α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基] -1,8-二羥基-3-甲氧基口山酮（5）對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的表達(dá)呈現(xiàn)出最為顯著的抑制作用，其抑制率達(dá)到了31.72%，顯著高于陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的抑制率（陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的抑制率僅為8.27%）。   其二是提取分離的化合物1,7-二羥基-3,4,8-三甲氧基口山酮（ZYC-6）對(duì)于DMN誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠具有確切的治療作用，通過(guò)降低ALT和AST等肝酶活性，經(jīng)由氧化應(yīng)激通路、凋亡通路以及氨基酸調(diào)節(jié)，抗肝纖維化作用和保護(hù)肝臟作用。  ZYC-6對(duì)二甲基亞硝胺(Dimethylvinphos，DMN) 模型大鼠肝組織膠原纖維沉積的影響（Masson染色）；A：正常組大鼠；B：模型組大鼠；C：ZYC-6組大鼠；D：陽(yáng)性藥IFN-α2b組大鼠。應(yīng)用范圍 化合物1,4,5用于抗乙肝病毒和化合物ZYC-6可用于肝纖維化的治療。流行病學(xué)結(jié)果表明，我國(guó)每年有超過(guò) 120 萬(wàn)人出現(xiàn)病毒性肝炎發(fā)病，假設(shè)僅僅10%的病人（12萬(wàn)）接受10000元的抗病毒或抗纖維化等治療，則年銷(xiāo)售額可望達(dá)到12億元。 項(xiàng)目階段 本項(xiàng)目處于臨床前研究階段，有成熟的中藥提取工藝，體外實(shí)驗(yàn)表明化合物1,4,5具有抗乙肝病毒作用。化合物ZYC-6在整體動(dòng)物模型上具有較好的抗肝纖維化作用和保肝作用，顯著降低ALT、AST和TBIL水平，顯著提高ALB水平，顯著降低羥脯氨酸含量，顯著降低α-SMA和TGF-β1表達(dá)，顯著提高SOD水平同時(shí)顯著降低MDA水平，防止GSH耗竭，恢復(fù)GST活性，降低GSH-PX活性，減少DMN代謝氧自由基的產(chǎn)生，顯著抑制肝臟細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)膽汁酸和氨基酸平衡。5 mg/kg給藥劑量，口服給藥4周，具有顯著抗肝纖維化作用和保護(hù)肝臟作用。

乙型病毒性肝炎（viral hepatitis type B）是由乙型肝炎病毒引起的以肝臟病變?yōu)橹鞯囊环N傳染病。慢性乙型肝炎是指乙肝病毒檢測(cè)為陽(yáng)性，病程超過(guò)半年或發(fā)病日期不明確而臨床有慢性肝炎表現(xiàn)者。如若得不到及時(shí)的治療，將會(huì)發(fā)展為肝硬化甚至肝癌。目前乙肝抗病毒藥主要分為核苷類(lèi)抗病毒藥物以及干擾素，核苷類(lèi)停藥會(huì)復(fù)發(fā)，易產(chǎn)生耐藥性。而干擾素，副作用大，治療藥物極其缺乏。 本項(xiàng)目包括兩部分，其一是以提取分離得到的口山酮類(lèi)化合物為代表的紫紅獐牙菜化學(xué)成分通過(guò)抑制HBsAg和HBeAg表達(dá)等作用實(shí)現(xiàn)抗病毒和保肝作用。 A、1,7-羥基-3,4甲氧基口山酮（1）、當(dāng)藥醇苷（4）和7-O-[α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基] -1,8-二羥基-3-甲氧基口山酮（5）對(duì)HepG 2.2.15細(xì)胞HBsAg的表達(dá)呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的抑制作用，其抑制率分別為31.74%、25.37%和37.66%，顯著高于陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBsAg的抑制率（陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBsAg的抑制率為22.58%）； B、7-O-[α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃木糖基] -1,8-二羥基-3-甲氧基口山酮（5）對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的表達(dá)呈現(xiàn)出最為顯著的抑制作用，其抑制率達(dá)到了31.72%，顯著高于陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的抑制率（陽(yáng)性對(duì)照藥齊墩果酸對(duì)HepG2.2.15細(xì)胞HBeAg的抑制率僅為8.27%）。 其二是提取分離的化合物1,7-二羥基-3,4,8-三甲氧基口山酮（ZYC-6）對(duì)于DMN誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠具有確切的治療作用，通過(guò)降低ALT和AST等肝酶活性，經(jīng)由氧化應(yīng)激通路、凋亡通路以及氨基酸調(diào)節(jié)，抗肝纖維化作用和保護(hù)肝臟作用。 ZYC-6對(duì)二甲基亞硝胺(Dimethylvinphos，DMN)模型大鼠肝組織膠原纖維沉積的影響（Masson染色）；A：正常組大鼠；B：模型組大鼠；C：ZYC-6組大鼠；D：陽(yáng)性藥IFN-α2b組大鼠。

為進(jìn)一步深化海河教育園區(qū)機(jī)制創(chuàng)新，不斷創(chuàng)新科技管理組織模式，加快推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用融合，全力打造創(chuàng)新發(fā)展聚集區(qū)，天津海河教育園區(qū)面向全國(guó)開(kāi)展技術(shù)供需雙側(cè)的揭榜攻關(guān)工作，現(xiàn)啟動(dòng)征集2021年度揭榜制項(xiàng)目。

成果描述：本課題組首次將固態(tài)儲(chǔ)氫的兩種熱點(diǎn)材料SB和AB用高能球磨的方法復(fù)合，并采用廉價(jià)的固態(tài)酸作為一次高效催化劑直接添加在SB-AB復(fù)合物中以實(shí)現(xiàn)復(fù)合物在溫和條件下的快速有效放氫，不僅克服上述中金屬類(lèi)催化劑失活和成本的問(wèn)題，更具有明顯的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。此復(fù)合水解體系還具有放氫量高，動(dòng)力學(xué)性能好等優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)氫速率和有效放氫量可根據(jù)實(shí)際供氫需求調(diào)控。制氫純度高，與水接觸就能放氫，制備工藝簡(jiǎn)單，大大降低了制氫成本，減少環(huán)境限制，滿(mǎn)足隨時(shí)隨地的取用。市場(chǎng)前景分析：1. 氫燃料電池：氫燃料電池能量轉(zhuǎn)換率高，裝置可大可小，非常靈活，無(wú)污染無(wú)噪音，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。本產(chǎn)品所提供的氫源可直接應(yīng)用于氫燃料電池。 2.便攜式移動(dòng)電源：可為手機(jī)、筆記本電腦、MP3/MP4等電子設(shè)備隨時(shí)隨地地充電，不需要其他外接電源，無(wú)需補(bǔ)充電量，方便快捷，具有非常可觀(guān)的市場(chǎng)需求。 3. 氫能發(fā)電機(jī)：可以適用于野外作業(yè)，只要有水的環(huán)境就能使用，副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好可直接排放，靈活機(jī)動(dòng)。在救災(zāi)搶險(xiǎn)、工程作業(yè)等方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。 4.氫氣球：大型氫氣球廣泛見(jiàn)于飄浮廣告條幅，高空探測(cè)等，是日常生活中最為常見(jiàn)的氫應(yīng)用實(shí)例。本產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式充氫，即使在氣球升空后仍能不斷地補(bǔ)充氫氣，確保氫氣球高空作業(yè)的穩(wěn)定性和耐久性。與同類(lèi)成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：理論放氫量：2127ml/g（20wt%酸添加量） 反應(yīng)1h實(shí)際放氫量(產(chǎn)氫率) 初始反應(yīng)10min內(nèi)放氫量(產(chǎn)氫率) 0 ℃----- 775ml/g (36.4%) 608ml/g (28.6%) 25℃----- 1545ml/g （72.6%） 992ml/g (46.6%) 50℃----- 2112ml/g （99.3%） 1710ml/g (80.4%)