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車用燃料電池膜電極制備技術
01. 成果簡介 近年來，隨著氫能利用技術發展逐漸成熟，應對氣候變化壓力持續增大，以及氫能市場前景巨大，氫能在世界范圍內備受關注，世界發達國家均將氫能及綜合應用作為未來能源發展的重點方向之一。燃料電池汽車融合了內燃機汽車和純電動汽車的優點，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優勢，而且續駛里程足夠長，被業界公認為是新能源汽車的發展趨勢。經過北京奧運會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迭代優化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領域的主戰場，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域的應用，氫燃料電池商用車已實現小批量生產并在上海、北京、河北、廣東等地示范運營。氫能行業迎來了產品孕育的發展機遇。 膜電極作為燃料電池發動機的核心部件，代表企業如美國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，創新點為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優化電化學三相界面和促進多相傳質，解決了傳統膜電極性能低、壽命短瓶頸問題；2）發明了將質子交換膜和催化層封裝在氣體擴散層內的一體化膜電極產品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產效率。該項成果已應用于示范項目，應用情況良好。性能指標：1）面電導: >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2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時（加速老化法,10%性能衰減）02. 應用前景 燃料電池03. 知識產權 本項成果已申請專利22項。04. 團隊介紹 團隊在燃料電池應用研究方面已有超過20年的技術積累，在技術開發和成果轉化過程中，先后獲得“第十九屆全國發明展覽會發明獎”金獎、北京市第三屆發明專利獎一等獎、“清華大學科研成果推廣應用效益獎”二等獎、“第十屆國際發明展覽會發明獎”金獎、湖北省技術發明獎等多項獎勵。負責人為副教授、博士生導師，累計在多個國際權威期刊上發表SCI論文96多篇，申請發明專利60余項。05. 合作方式 技術許可。06.聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn
清華大學
2021-04-13
CO2分離膜制備技術
用于CO2分離的膜技術在天然氣、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等領域有廣闊的應用性前景。與傳統的CO2分離技術相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環境友好，設備簡單緊湊、節約空間、高效靈活、易于操作等優點，而且CO2濃度越高，膜法分離越經濟，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費用也僅為吸收法的64.7%。可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機膜和高分子膜，實際應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勢，能同時具有高的分離系數和透過速率，而且穩定性好，是一類很有發展前途的氣體分離膜，已引起國際上研究者們的極大關注。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鍵固定在高分子上，因此具有很好的穩定性。本成果以自主開發的固定載體膜材料為分離層，以多種材質的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復合膜。所研制的復合膜，其CO2/CH4透過分離性能處于世界領先水平。
天津大學
2023-05-10
建筑施工工地快速成膜抑塵劑
本發明公開了一種建筑施工工地快速成膜抑塵劑，它由質量濃度0.70～1.0％的海藻酸鈉溶液和質量濃度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。本發明利用植物提取物海藻酸鈉和無水氯化鈣反應，在土壤表面迅速形成薄膜，覆蓋并固結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，環境友好，無毒無害，可用于城市建筑工地揚塵控制。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，裸露土層的抗風蝕、抗水蝕能力有顯著提高，鼓風吹掃或水流沖刷均不會導致表面膜破壞或抑塵效果下降。
四川大學
2016-10-08
聚醚砜溫度刺激響應膜及其制備方法
本發明屬于溫度刺激響應膜領域，提供了一種聚醚砜溫度刺激響應膜的制備方法，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。
四川大學
2017-12-28
PBI基高溫質子交換膜制備及應用
質子交換膜燃料電池在車用動力能源，分布式發電站，便攜式電子產品等領域具有很好的應用前景，因而受到廣泛關注。然而應用最廣的Nafion質子交換膜存由于脫水導致電導率降低，無法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質膜常用的材料，PBI 的熱穩定性極好，熔點高于600oC，化學穩定性好，并且具有良好的機械強度，是一種優異的聚合物電解質膜材料。然而PBI 本身并沒有離子導電的能力，雖然采用離子基團修飾的方法能夠提高PBI 的導電性，但是修飾之后的PBI 溶解性能發生變化
常州大學
2021-04-14
可降解組織引（誘）導隔離膜
生物降解材料是生物材料中發展非常迅速的一類材料，廣泛用于藥物控制釋放、基因傳送、組織工程等領域。用這類高分子材料作為組織引（誘）導再生膜，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）導隔離膜 特點：多孔梯度膜結構，使病損皮膚與空氣隔離，預防感染，同時引導皮膚組織再生，生長因子或生物活性物質的添加則可實現組織的誘導再生。2） 可降解骨組織引
四川大學
2021-04-14
滲透汽化分離超薄復合中空纖維膜
本成果研制的超薄復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）、改性環糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
滲透汽化分離是一種新型膜分離技術，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組分分離的一種膜過程，其突出的優點事能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸收等傳統方法難以完成的分離任務。本成果研制的超薄復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）、改性環糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。本成果對薄膜復合膜選擇層進行表面修飾的操作簡易可行，明顯優于目前市場上的大部分同類膜。
華中科技大學
2022-07-27
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
酯化反應膜法強化生產工藝
本項目技術采用膜分離在線脫水的方法，不但可以實現反應的連續進行，而且可以確保高的轉化率。主要技術核心是采用滲透汽化脫水膜在線移除反應產物，連續打破反應平衡，極大地提高反應轉化率。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中，積累了大量基礎研究數據，反應轉化率可以達到98%以上，反應時間為6h以內。本技術在乳酸乙酯反應方面建立了1t/d的膜反應器，酯化反應轉化率達到99%，反應時間6h。已經獲得國家發明專利。
南京工業大學
2021-01-12
垂直取向的聚合物納孔膜
本項目開發了一種具有規整垂直孔道多孔膜的制備方法，主要是以嵌段共聚物為原料，利用溶劑蒸汽退火形成垂直的微相結構，再選擇性溶脹將分散相轉化為孔道。溶劑蒸汽退火是將聚合物膜暴露于溶劑蒸汽中，溶劑分子進入膜內部，促進分子鏈運動，形成規整排列的分相，具有室溫下可操作、簡單方便的特點。選擇性溶脹致孔是一種物理方法，該過程不存在化學反應，無質量損失，可以根據溶脹條件有效調控孔徑。孔徑可在10-50nm范圍內連續調節，膜厚可在20nm-50微米之間調節。
南京工業大學
2021-01-12