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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(dá)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(jī)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(yùn)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(jìn)入交通運(yùn)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(jìn)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(yùn)營。氫能行業(yè)迎來了產(chǎn)品孕育的發(fā)展機(jī)遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動機(jī)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(jìn)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(kuò)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(qiáng)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(tuán)隊介紹 團(tuán)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(jì)，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費(fèi)用也僅為吸收法的64.7%。可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)到抑制揚(yáng)塵的作用，抑塵效率可達(dá)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(yáng)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(jìn)行脫氣；(2)將脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機(jī)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(jī)械強(qiáng)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(tuán)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(tuán)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(tuán)（有機(jī)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(jìn)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(kuò)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(tuán)（有機(jī)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(jìn)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(jìn)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(tuán)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)。 

1 成果簡介燃料電池應(yīng)用于軍事、汽車、移動設(shè)備和家庭等領(lǐng)域。對于新生產(chǎn)的燃料電池堆，或在用的燃料電池堆，常需要了解電池堆內(nèi)各節(jié)燃料電池的一致性和膜電極情況，但是國內(nèi)外一直缺少檢測燃料電池堆膜電極的技術(shù)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(shù)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(shù)據(jù)自動采樣，結(jié)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(bǔ)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(nèi)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(jìn)行現(xiàn)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(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)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(fā)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(xiàn)在正進(jìn)行開發(fā)測量儀器的升級版，期望其能夠脫離電腦單獨(dú)測量，更美觀，更實用。  上圖 初級版電池堆膜電極檢測儀2 應(yīng)用說明研究組應(yīng)用該方法和測量儀進(jìn)行了多次測量和研究，成果在國際國內(nèi)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。