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01. 成果簡介 近年來，隨著氫能利用技術發(fā)展逐漸成熟，應對氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場前景巨大，氫能在世界范圍內備受關注，世界發(fā)達國家均將氫能及綜合應用作為未來能源發(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)界公認為是新能源汽車的發(fā)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(yōu)化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領域的主戰(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(yè)迎來了產品孕育的發(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，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(fā)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(fā)和成果轉化過程中，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、“清華大學科研成果推廣應用效益獎”二等獎、“第十屆國際發(fā)明展覽會發(fā)明獎”金獎、湖北省技術發(fā)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(fā)表SCI論文96多篇，申請發(fā)明專利60余項。05. 合作方式 技術許可。06.聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

成果簡介：該技術是指以柴油機為平臺的天然氣發(fā)動機多點電噴電子控制系統。發(fā)動機系統在燃用柴油時，可將天然氣切斷；燃用天然氣時，需少量柴油起點火作用。對柴油機需要進行壓縮比的改造，并加裝各種電控傳感器和執(zhí)行器。電控單元以16位單片機為核心控制天然氣的多點噴射，外接端口具備串口通訊和CAN總線。 項目來源：自行開發(fā) 技術領域：先進制造 應用范圍：柴油機廠 現狀特點：天然氣對柴油的替代率平均不少于80%，達到國內外同類機型的水平。 成

節(jié)能和環(huán)保是綠色社會的主要議題，發(fā)展取代化石燃料的新能源技術迫在眉睫。鋅-空氣電池是一種化學能轉換為電能的裝置，由于其理論能量密度高、安全性高、價格低廉以及環(huán)保等優(yōu)勢有望彌補鋰離子電池的缺陷而成為下一代新能源電池。柔性可穿戴電子器件是5G時代先進制造業(yè)的重點研究方向，尤其是便攜式電子產品正朝著超薄、集成、靈活的可穿戴設備方向發(fā)展。作為一個新興領域，柔性鋅-空氣電池符合可穿戴電子設備的要求，發(fā)展?jié)摿薮蟆?柔性電池是一個復雜的系統，柔性鋅空氣電池的容量和能量密度等關鍵參數很大程度上取決于催化劑和正極材料。團隊瞄準電池正極材料這一難題，積極自主研發(fā)，致力于發(fā)展具有完全自主知識產權的下一代新型高容量柔性鋅空氣電池。目前，團隊制備的高容量/耐低溫柔性鋅空氣電池可用于穿戴的智能電子產品，病人植入式監(jiān)測、追蹤和定位的醫(yī)療器械、物聯網智能標簽、環(huán)境傳感器、助聽器等等。

1 成果簡介作為一種清潔、高效的能量轉換裝置， 燃料電池是各種電化學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， 是最先進的能量轉換技術之一。燃料電池在發(fā)電過程中，除了提供電能以外，還會產生廢熱。所以傳統燃料電池電堆中，單片燃料電池之間通常設有冷卻板，需要采用大流量的空氣或者冷卻水來為燃料電池散熱。而燃料電池工作時需要氫氣作為燃料，如果以儲氫合金作為氫源，則儲氫合金在釋放氫氣時會吸收熱量。 本成果將燃料電池與儲氫單元進行結構的耦合，可利用儲氫合金來部分吸收燃料電池發(fā)電時產生的廢熱，既解決了燃料電池水管理和熱管理的難題，又能解決儲氫單元放氫穩(wěn)定性的問題，還能降低燃料電池系統寄生功率，提高系統的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料電池的性能參數。本成果耦合型質子交換膜燃料電池解決了質子交換膜燃料電池的水熱管理問題，能夠使燃料電池系統結構更加緊湊，能量密度和功率密度更高。 上圖 耦合燃料電池的內部結構及外部結構圖2 應用說明經過近十年來的電動汽車、分布式電站、電源等領域的廣泛示范應用（燃料電池已經在航天、軍事上得到應用，燃料電池家用電源已經在日本產業(yè)化），質子交換膜燃料電池技術的成熟度已經逐漸被用戶所接受。目前，其商業(yè)化主要問題是價格較高（采用進口材料成本昂貴），而本項目利用國產原材料制備燃料電池電源，燃料電池材料供應不僅有安全保障，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 效益分析由于目前國內外尚無同類產品，而且各行各業(yè)對新型電源的需求比較迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。 如批量生產， 本電源價格每臺約 1500 元/千瓦。 來自政府的資金補助以及軍事、工業(yè)、新能源等應用領域的直接采購是使燃料電池電源商業(yè)化逐漸興盛的主因。據美國市場研究機構 Pike Research 估計， 2016 年市場上的主力燃料電池產品功率將在 100W~2kW 之間，用于替代部分鉛酸電池和柴汽油發(fā)電機，主要應用于船舶、 專用車、無人載具、 戰(zhàn)場支持系統、 備用電源、 應急電源等。

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(jié)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(fā)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(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。研究組現在正進行開發(fā)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。

項目成果/簡介:南開大學李偉課題組與宜賓天原集團股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責任公司合作所開發(fā)的具有自主知識產權的新型低汞觸媒各項性能指標完全符合低汞觸媒行業(yè)標準 HG/T4192-2011 要求，工業(yè)運行情況穩(wěn)定，在轉化率、選擇性及使用壽命上具有優(yōu)勢，且其制備方法創(chuàng)新，制備工藝簡單，綠色環(huán)保，已通過中國石化聯合會組織的技術鑒定，具備向行業(yè)內進一步擴大推廣優(yōu)勢，在國內處于領先水平。應用范圍:本項目開發(fā)的低汞催化劑反應轉化率，選擇性均達到 99%以上，使用壽命超過 8000 小時，活性組分氯化汞質量百分含量 6%以下，在萬噸級 PVC 工業(yè)裝備上已裝填催化劑 100 余噸，生產出合格產品 10萬余噸，創(chuàng)造產值近 7 億元。該技術催化劑量產投資規(guī)模為 5000 萬。 基于本技術的產品表觀密度可達 40-100Kg/m3，具有質輕、價廉，優(yōu)良的保溫隔熱和隔音性能；優(yōu)良的阻燃性能（可達 A 級或 B1 級）。本項目社會貢獻和經濟效益在于優(yōu)質的保溫材料是降低能耗改善大氣環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，可以為減少城市霧霾作貢獻，需求量巨大，經濟效益可觀。效益分析:選擇硅烷偶聯劑作為表面活性劑以及特殊金屬氯化物對煤質炭進行預處理，使活性炭表面羥基官能團轉化為其他與特定金屬離子有強結合力的官能團，大幅提升活性組分負載牢固度，提高觸媒抗積碳能力，同時也有效提高了活性組分的分散性，并有效做到降低汞用量，降低助劑金屬用量，增強汞負載穩(wěn)定性，提高低汞觸媒活性及選擇性，延長低汞觸媒使用壽命。該制備方法簡便易行，適合工業(yè)化大生產的需求。

石墨電極在是冶金化工領域的大宗消耗材料，尤其是在鋼鐵冶金、鋁電解、鎂電解、多晶 硅、稀土冶金等高能耗產業(yè)，電極石墨的電阻率是影響產品能耗的關鍵因素之一，僅以鎂電解 為例，以目前最大的430kA金屬鎂電解槽來計算，陽極石墨電阻率每降低1Ωμ. m，將使每噸鎂 直流能耗下降375kWh，其節(jié)能效果十分明顯。目前我國電極石墨的電阻率一般在8-12Ωμ. m， 國外最先進指標為5Ωμ. m，我國的產品與國外相比差距較大，是造成冶金行業(yè)高能耗的原因之 一。本課題組開發(fā)了新型電極石墨制造工藝與配方，產品電阻率已經達到5.02Ωμ. m,與國際最 好水平相當，對促進節(jié)能降耗具有重要價值。 該技術主要是優(yōu)化了新型石墨配方與制備工藝，大大降低石墨電阻率，同時提高了石墨電 極強度，經過表面處理的石墨電極，抗氧化強度提高了188倍，大大延長石墨電極高溫腐蝕條 件下的使用壽命。

南開大學李偉課題組與宜賓天原集團股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責任公司合作所開發(fā)的具有自主知識產權的新型低汞觸媒各項性能指標完全符合低汞觸媒行業(yè)標準 HG/T4192-2011 要求，工業(yè)運行情況穩(wěn)定，在轉化率、選擇性及使用壽命上具有優(yōu)勢，且其制備方法創(chuàng)新，制備工藝簡單，綠色環(huán)保，已通過中國石化聯合會組織的技術鑒定，具備向行業(yè)內進一步擴大推廣優(yōu)勢，在國內處于領先水平。

目前，在作為人體植入用金屬材料的不銹鋼系、鈷鉻合金系和鈦系三大系列中，鈦及鈦合金以其優(yōu)良的生物相容性、力學適應性、可加工性和在生物環(huán)境下的抗腐蝕性在臨床上得到了越來越廣泛的應用。同樣，評價生物醫(yī)用鈦合金也采用以上的性能標準。鈦合金的臨床醫(yī)學應用包括：骨科、矯形外科、牙科、口腔醫(yī)學、以及醫(yī)療器械，如介入性血管支架等許多醫(yī)學領域。在臨床應用中，目前廣泛使用的鈦合金（如Ti-6AI-4V等)的彈性模量雖然較316L不銹鋼、鈷鉻合金等生物醫(yī)用材料的彈性模量低得多，但其彈性模量仍為骨彈性模量的4-10倍。這種種植體與骨之間彈性模量的不匹配，將使得載荷不能由種植體很好地傳遞到相鄰骨組織，出現“應力屏蔽”現象，從而導致種植體周圍出現骨吸收，最終引起種植體松動或斷裂，造成種植失敗。此外，最近的研究發(fā)現，鈦合金中的V、Al、Fe、Co、Ni、Cr等元素對細胞的接觸毒性較強，生物鈦合金中不宜添加此類元素。因此，研制新型低模量的醫(yī)用β鈦合金成為最具有前途的醫(yī)用植入材料之一。成功研制的新型低模量的醫(yī)用β鈦合金比原來的Ti-6AI-4V等合金具有更優(yōu)良的性能，更適合作為人體植入用材料。 主要性能指標 1.不含對人體有害元素：V、Al、Fe、Co、Ni、Cr； 2.合金室溫下為亞穩(wěn)定的β組織； 3.較低的彈性模量，E為：50～80GPa； 4.室溫抗拉強度大于800MPa，延伸率大于12%。

演藝廳堂的音質特性為其最根本的功能性屬性，在演藝廳堂的建設中期通過音質參 量的評測可以獲得更為合理的改進方案，從而獲得更好的音質特性；同時廳堂建后使用 階段對于滿場（坐滿觀眾）時音質參量的評測也是重要的工作；而無論建設中期還是在 滿場使用階段評測工作都很難在較低信噪比下進行都是比較困難的。針對于此我們開發(fā) 了在較低信噪比（20dB）下依然可以獲得精確的音質參量的測量系統。本系統融合了先 進的抗噪、去噪技術，同時具有全頻帶多通道一次測量，測試工作效率高，測試數據精 度高的特點，同時可以顯示各頻帶的聲能衰減曲線，為測試者提供了判斷測量數據有效 性的有力依據，使測量工作科學有效地進行。