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本項目采用了一種新型制氫工藝，該工藝主要包括四部分：1）鐵氧化物與水反應得到純凈的氫氣；2）一氧化碳還原鐵氧化物；3）還原反應產生的二氧化碳與碳反應生成一氧化碳；4）還原氣造氣過程中所需碳源由煤經過高溫炭化得到。整個工藝過程消耗的是煤和水，得到的產物是純凈的氫氣、純凈的一氧化碳和煤炭化釋放出的煤氣（主要成分是甲烷、氫氣和一氧化碳，可直接作為燃氣使用）。該方法的優勢在于：1）不把煤作為燃料，而將其作為制氫的原料，可以實現煤炭中有害物質的集中處理與轉化，從而避免煤炭分散燃燒帶來的環境污染和高處理成本。2）煤轉化為氣體燃料，其能量利用效率大大提高，如煤基氫—電聯產系統效率可達75%，純發電效率達到60%，而傳統的煤燃燒發電系統的效率只有33%～35%。3）本方法中氫氣和一氧化碳分別在不同的反應階段，由不同的反應器中分別輸出，可以直接得到純凈的氫氣和一氧化碳，與傳統的煤氣化制氫工藝相比，減少了分離、凈化環節，工藝更簡單。4）各種煤經過高溫炭化處理后都可以作為反應所需的碳源，而煤氣化制氫工藝則對煤種的適應性有較大局限性。已證實了該工藝的可行性與穩定性，項目目前進入進入中試放大研究階段。

氫作為二次可再生的清潔能源受到全世界的普遍關注。2019年我國首次將氫能源寫入《政府工作報告》，預計2022年市場規模將達到1.8萬億人民幣。目前氫氣主要有兩個來源：化石能源重整和水電解。其中，化石能源重整制氫是最主要的來源，占比約97%，成本低廉但二氧化碳排放居高不下。電解水制氫立足于未來碳減排，被各界寄予厚望，但電力成本居高不下，且目前其實際碳排放（約36千克）甚至高于煤制氫（約20千克）的碳排放。利用可再生能源實現低成本、低排放制氫是未來發展主要目標。 本項目通過半導體多級納米結構的有序組裝，不僅減少光電極對太陽光的反射、拓寬了光電極對太陽光譜的吸收范圍；同時通過對材料結構及成分的調控實現對半導體能帶的有效裁減，促進光生載流子的分離，以及表面電化學氧化還原反應動力學。進一步通過表面修飾顯著提升光電極的工作壽命。本項目通過精確調控、系統優化與多功能協效，目前已經實現了無外加偏壓下完全通過太陽能高效分解水制氫，其中太陽能光轉化氫效率高達10%。

傳統的電解工業（電解水、氯堿工業）陰、陽極會同時產生兩種氣體，一般采用離子交換膜防止兩種氣體的混合，避免爆炸性混合氣體的產生。離子交換膜的使用增加了電解的成本，此外膜內阻也增加了電解的能耗。且由于陽極和陰極室的氣體壓力必須通過穩定的電源輸入保持平衡，很難利用風能和太陽能等不穩定的可持續能源來直接為離子膜電解池供電。另一方面，電解池中的高壓氣體和陽極氧化過程的中間產物也會加劇膜的老化降解，近一步增加電解成本。基于電池電極的分步法無膜電解技術有望為電池電極反應推出一個新的研究方向，隨著電池工業迅速發展，電池電極的制備已經非常成熟，分步法電解技術很容易利用現有的商業化電極實現產業化。

成果描述：用濕法稀磷酸制備磷酸二氫鉀技術已完成5000 噸/年中試，現開始設計3萬噸裝置。濕法磷酸先與氯化鉀反應，然后用萃取劑萃取鹽酸，有機相經洗滌，用氨反萃得到氯化銨，水相經過濾、濃縮、結晶得到磷酸二氫鉀。本技術的P2O5萃取率高，原料酸中80 %的P2O5進入到產品中。自動化程度高、產品質量好、可大規模工業化，適合大型磷肥企業，走肥鹽結合道路。市場前景分析：磷酸二氫鉀廣泛應用于現代化工、農牧業、醫藥、食品、石油、造紙、日化等行業。目前國內磷酸二氫鉀產品的年需求量約在100萬噸上下，而出口量約15萬噸，總需求量約在110萬噸，從2008年至2012年平均23.45 %的高速增長率體現了其巨大市場前景。與同類成果相比的優勢分析：產品磷酸二氫鉀為無色四方晶體或白色結晶性粉末。KH2PO4含量為92 % - 98 %，相對密度2.338，熔點252.6 °C，易溶于水，1 %的磷酸二氫鉀溶液的pH值為4.6。國際先進。

針對水和甲醇液相制氫反應的特點，采用 鉑-碳化鉬雙功能催化劑 （其中鉑以原子水平分散于立方相碳化鉬納米顆粒表面），在 低溫下（150~190 ℃）無需強堿即可實現對水和甲醇的高效活化和催化重整 。在190 °C時，催化速率高達18,046 mol H2 /(mol Pt *h)，活性較傳統鉑基催化劑提升了兩個數量級。首先比較了立方相碳化鉬（α-MoC）和六方相碳化鉬（β-Mo 2 C）在載體碳化鉬中的不同比例對負載金屬鉑的結構和甲醇水液相重整制氫活性的影響。實驗發現隨著載體中立方相結構α-MoC比例的增長，甲醇重整活性急劇增加，Pt負載于純α-MoC上（Pt/α-MoC）表現出了最高的甲醇重整活性。利用X-射線吸收精細結構譜和單原子分辨率的球差校正電鏡對催化劑進行系統研究表征，證明在2 wt% Pt/α-MoC催化劑上存在著高密度原子級分散的鉑。將Pt負載量降至0.2 wt%時，可實現所有負載金屬鉑呈原子級分散，極大提高了貴金屬鉑的原子利用率，TOF達到了18,046  mol H2 /(mol Pt *h) 。據估算，僅需含有6克金屬鉑的催化劑即可使產氫速率達到1 kg H2 /h，已基本達到商用車載燃料電池組的需求。而且，Pt/α-MoC具有較高的催化穩定性，經歷了11次模擬類真實情況的“啟動-停止-啟動”循環反應仍維持原子級分散形貌和較高的催化活性。

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面對老年化趨勢，開發滴滴護工陪診平臺，解決老人就診問題。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 學號 袁祖強 機器人產業學院/智能制造工程 2019/2023畢業 19409330 駱定一 機器人產業學院/計算機科學與技術 2019/2023畢業 19497117 陳子怡 機器人產業學院/自動化 2019/2023畢業 19402201 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 焦洋 機器人產業學院 企業導師 Mes系統 四、項目簡介 面對老年化趨勢，開發滴滴護工陪診平臺，解決老人就診問題。 1.1.1 背景概述 我國預計到 2025 年老年人口將超 4億，將進入嚴重老齡化階段。老年人在飲食健康、生活照料、康復護理、精神文化等養老服務需求日益增長，而這一代獨生子女面臨了太大的壓力!一對夫妻要平均撫養 4 名以上的老人，導致中年人壓力越來越大。我們這個項目做的是一個護工陪伴老人醫院就診的系統，為老年人陪伴就診就醫提供放心的保障。 1.1.2 用戶畫像及痛點分析 對于陪老人看病的中年人。他們一般都有工作要做，所以不是很方便陪同老人看病，如果老人生病他們就會請假來陪同，而且大部分時間都是老人在做血透，他們在外面一個人等一下午，期間就是玩手機，很浪費時間，所以可以有一個護工陪同他們過來，血透之后護工再來接回去，這樣就可以省去等待的時間。 痛點產生在兩個方面 1、陪診有困難（不熟悉科室、不了解流程、手續繁雜等...） 2、陪診沒時間（工作太忙、獨生子女沒人幫忙、請護工來歷不明不放心等...) 1.1.3 調研結果分析 政策分析 根據國家統計局《第四次中國城鄉老年人生活狀況抽樣調查成果》，中國失能、半失能老人多達4063萬人，占老年人口總數的18.3%;按照民政局的統計數據,2020年助老服務潛在市場規模將超過5000億元 市場分析 中國失能老人超4000萬人，占據所有老年人人口近20%，這是一個巨大的剛需市場，中國目前至少需要1000萬以上的專業助老護理員。而目前遠遠達不到這個標準。養老照護行業人員需求越來越大。這也意味著這個行業將從邊緣行業走向服務的主流行業。老齡化是中國社會發展的重要趨勢，目前越來越多的創新者，尤其是互聯網創業者帶著互聯網的基因與傳統行業結合，試圖創造出全新的基于互聯網或移動互聯網的照護行業服務，最終為社會帶來價值 對象感受 1.首先對于中青年人 他們具有較強的處理應變理解能力，大多數能夠獨自完成去醫院就診過程，除了特別嚴重的病痛基本上不需要他人照料。 2.其次對于兒童 一開始我們認為兒童的確需要照料，但是我們訪談的一個家長說，對于她來講絕對不能把小孩給他人照料。原因有以下（1、小孩的判斷能力有限。2、容易產生糾紛3、不放心）通過思考和考慮，我來篩除了兒童這一類目標人群。 3.最后對于老人（50歲以上） 1、老人一般來說都是被子女不放心的對象，孩子身邊一邊有人，而老人一般都不是時時刻刻都有人陪伴。 2、我們調研采訪的中年人幾乎都想讓老人在醫院就診時被照料 3、中年人工作日是時間都需要上班，與醫院時間有所沖突 4、為老人付費大多為中年人

在“雙碳”目標的背景下，基于可再生能源電解水制氫是真正實現清潔氫氣來源的“綠氫”技術。然而，目前制約電解水制氫產業發展的瓶頸之一是貴金屬基電催化劑高昂的價格。近年來，研究者開發了多種廉價、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現的析氫性能最好的非貴金屬催化劑之一，其具有類鉑活性。然而，這類高活性催化劑往往更易受到復雜催化反應環境因素的影響，導致催化劑表面發生重構并破壞其幾何/電子結構，造成催化劑失活。 基于此，本團隊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析氫反應催化劑活性與穩定性之間的權衡問題。這一策略為設計高效、穩定的非貴金屬基電催化劑的大規模應用提供了新思路。當將該MoS2基（Co-MoS2@CoS2）陰極催化材料與實驗室自制的高活性鈷鎳雙金屬硒化物析氧反應陽極配對用于實驗室自制的堿性電解水（AWE）雙電極電解系統時，在電流密度400 mA/cm2下持續分解500 h沒有明顯的衰減。 隨著我國進一步推進去碳化，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，才能滿足不斷增長的綠氫需求。為此，需要大幅擴大電解水制氫裝置規模，讓電解水制氫在國民經濟去碳化中發揮關鍵作用。

本發明公開了一種基于空氣能和太陽能的海島制水裝置及方法，其包括空氣能熱泵組件、太陽能集熱板、四通閥和柵格密封板組件，空氣能熱泵組件和太陽能集熱板用以梯級加熱裝置內的循環空氣，空氣能熱泵組件包括蒸發器、冷凝器和壓縮機，冷凝器與太陽能集熱板相連，太陽能集熱板與四通閥相連；四通閥連接有小型氣泵，小型氣泵與冷凝器相連；柵格密封板組件包括分別與四通閥相連的柵格密封板 A 和柵格密封板 B，柵格密封板 A 中盛有硫氰酸銨溶液，柵

變壓吸附制氧制氮技術是近來發展起來的高心技術。它利用取之不盡的空氣作原料，在有電能的條件下，可以源源不斷地制取氧氣和氮氣。具有投資少、成本低、規模靈活、自動化程度高等顯著優勢，可以廣泛用于冶金、化工、醫療、環保等廣大領域，市場前景極好。 變壓吸附制氧技術作為具有實用價值的技術概念，是70年代提出的。當時開發這一技術是滿足對氧氣純度要求不高，用深冷裝置氣量偏小，而用低溫槽車運輸氣量又不方便的這一類用戶的要求。國外真正進入工業應用是80年代初期。我國在70年代末也開始研究，80年代末期進入工業應用。經過近30年的研究開發，進入90年代后，變壓吸附裝置在降低能耗，降低投資、工藝流程簡化、提高可靠性方面，都有了很大的進步，使之成為成熟的高新技術。 北京科技大學熱能工程系長期開展變壓吸附氣體分離技術研究，具有相當的研究條件和科研隊伍。開發的微型變壓吸附醫用制氧機已由國家計委中國高新投資集團投資組織批量生產，形成了一定的市場分額。為國家西部開發重大工程——青鐵路藏的世界第一隧道——海拔高達5000米風火山隧道，研制了世界上第一套5000米海拔地區制氧供氧系統。該系統為風火山隧道工程的順利進行提供了有利保障。