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本實用新型公開了一種液體燃料噴霧擴散燃燒特性研究系統(tǒng)。包括定容燃燒彈彈體、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、點火模塊、加熱模塊、高壓共軌系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊、紋影成像系統(tǒng)、激光診斷系統(tǒng)、電控單元。本實用新型可以研究不同初始壓力和溫度下，不同液體燃料的噴霧擴散燃燒特性。實驗時，利用點火模塊將預(yù)先充入在定容燃燒彈內(nèi)的預(yù)混可燃氣體點燃，在定容彈內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的環(huán)境以模擬柴油機壓縮上止點附近缸內(nèi)高溫、高壓的環(huán)境，在定容彈壓力下降到設(shè)定值時，控制單元控制噴油器將高壓燃油噴入定容彈內(nèi)，燃油在定容燃燒彈內(nèi)迅速霧化并被壓燃，利用紋影成像系統(tǒng)同步記錄燃油壓燃燃燒火焰?zhèn)鞑ミ^程，結(jié)合激光診斷技術(shù)研究不同液體燃料的噴霧擴散燃燒特性。

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(jīng)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(shù)迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領(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、廣東等地示范運營。氫能行業(yè)迎來了產(chǎn)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(shù)，創(chuàng)新點為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學三相界面和促進多相傳質(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：1）面電導: >40S/cm22）拉伸強度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）[email protected]/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. 團隊介紹 團隊在燃料電池應(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。負責人為副教授、博士生導師，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 [email protected] [email protected]

成果簡介：該技術(shù)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(tǒng)。發(fā)動機系統(tǒng)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(shù)領(lǐng)域：先進制造 應(yīng)用范圍：柴油機廠 現(xiàn)狀特點：天然氣對柴油的替代率平均不少于80%，達到國內(nèi)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(shù)迫在眉睫。鋅-空氣電池是一種化學能轉(zhuǎn)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(chǎn)品正朝著超薄、集成、靈活的可穿戴設(shè)備方向發(fā)展。作為一個新興領(lǐng)域，柔性鋅-空氣電池符合可穿戴電子設(shè)備的要求，發(fā)展?jié)摿薮蟆?柔性電池是一個復雜的系統(tǒng)，柔性鋅空氣電池的容量和能量密度等關(guān)鍵參數(shù)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(chǎn)權(quán)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(chǎn)品，病人植入式監(jiān)測、追蹤和定位的醫(yī)療器械、物聯(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換技術(shù)之一。燃料電池在發(fā)電過程中，除了提供電能以外，還會產(chǎn)生廢熱。所以傳統(tǒng)燃料電池電堆中，單片燃料電池之間通常設(shè)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(jié)構(gòu)的耦合，可利用儲氫合金來部分吸收燃料電池發(fā)電時產(chǎn)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(tǒng)寄生功率，提高系統(tǒng)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(shù)。本成果耦合型質(zhì)子交換膜燃料電池解決了質(zhì)子交換膜燃料電池的水熱管理問題，能夠使燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部結(jié)構(gòu)圖2 應(yīng)用說明經(jīng)過近十年來的電動汽車、分布式電站、電源等領(lǐng)域的廣泛示范應(yīng)用（燃料電池已經(jīng)在航天、軍事上得到應(yīng)用，燃料電池家用電源已經(jīng)在日本產(chǎn)業(yè)化），質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的成熟度已經(jīng)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(chǎn)原材料制備燃料電池電源，燃料電池材料供應(yīng)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(nèi)外尚無同類產(chǎn)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(chǎn)， 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(yīng)用領(lǐng)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(jù)美國市場研究機構(gòu) Pike Research 估計， 2016 年市場上的主力燃料電池產(chǎn)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(yīng)用于船舶、 專用車、無人載具、 戰(zhàn)場支持系統(tǒng)、 備用電源、 應(yīng)急電源等。

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(yīng)用說明研究組應(yīng)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(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。

目前，城市餐廚垃圾的處理方式主要有衛(wèi)生填埋和焚燒，少部分用堆肥方式處理。因存在眾多困難 與弊端，未能充分利用城市餐廚垃圾。通過生態(tài)調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)雙翅目蠅類昆蟲（大頭金蠅蛆）為餐廚 垃圾的天然優(yōu)勢分解者。利用大頭金蠅蛆強大的繁殖能力和快速生長潛力，對餐廚垃圾進行高效生物轉(zhuǎn) 化，在清除餐廚垃圾污染的同時，還可得到大頭金蠅蛆（可作為畜禽養(yǎng)殖業(yè)的鮮活餌料或烘干后制成昆 蟲蛋白粉）和有機肥兩個優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，實現(xiàn)餐廚垃圾的百分百減量化、無害化、快捷化和高值化資源再生 利用。以每轉(zhuǎn)化100噸餐廚垃圾為例，只需5～6天，即可產(chǎn)出畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和有機種植業(yè)大量需求的 優(yōu)質(zhì)昆蟲蛋白粉約2 .5～3 .0噸(均價約2 .5萬元/噸)和有機肥約50～60噸（均價約2000元/噸），日新增產(chǎn)值 16.2～19.5萬元。

針對垃圾滲濾液中的COD、BOD5及氨氮濃度較高，水質(zhì)水量變化大，污染物種類繁多，可生化性差的問題，研究開發(fā)的垃圾滲濾液全量化處理工藝實現(xiàn)了零濃縮液排放，出水水質(zhì)達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)，該工藝基本不受水質(zhì)水量變化的影響，自動化程度高，投資成本和運行成本為目前普遍采用的膜處理工藝的1/3。該工藝已經(jīng)在渭南垃圾滲濾液處理場進行中試，取得良好效果。該工藝技術(shù)申請國家專利2項，已授權(quán)1項。

本發(fā)明公開了一種利用餐廚垃圾制備生物炭的方法，將餐廚垃圾晾曬至含水率降到10%以下后粉碎的顆粒投入碳化爐內(nèi)，通入氮氣加熱，以2-10℃/min升溫至200～300℃恒溫30～60min；以5～20℃/min升溫至350～500℃恒溫1～4h；然后在缺氧條件下降溫至80℃出料；粉碎后過100目篩獲得生物炭。本發(fā)明操作簡單，制備出的生物炭比表面積大，應(yīng)用于農(nóng)田可改良土壤的性質(zhì)，提高土壤肥力，節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，修復受污染土壤；減少了餐廚垃圾對環(huán)境的污染，為餐廚垃圾處置提供一條新的途徑，引領(lǐng)餐廚垃圾產(chǎn)業(yè)向低碳、可持續(xù)健康發(fā)展，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

本項目的產(chǎn)品主要用于穩(wěn)定和固化垃圾發(fā)電廠鍋爐產(chǎn)生的飛灰中的重金屬元素，防止固化填埋后飛灰中的重金屬溶出而污染土壤和地下水環(huán)境。