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派恩新能將廣泛應用于能源、化工、環境治理、生物醫療、基礎設施建設等行業，成為企業降低成本、提升效率、減少污染的好幫手。 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 錢飛揚 信息與電子工程學院/信息工程專業 2021/2025 林映琦 公共管理學院/勞動與社會保障專業 2020/2024 三、指導教師 姓名 學院 職務/職稱 研究方向 徐象國 能源工程學院 副所長/教授 制冷空調 四、項目簡介 派恩新能擁有國內唯一自主研發的高精度數值模擬流體仿真技術。團隊擁有1項國家發明專利授權，具有堅實的技術壁壘。 致力于成為中國最具技術自主權的工業仿真綜合技術服務提供商，為工業企業提供高精度流體仿真分析和專業化技術咨詢服務，通過模擬企業工業現狀，幫助企業識別工業問題，并提出智慧解決方案。 派恩新能將廣泛應用于能源、化工、環境治理、生物醫療、基礎設施建設等行業，成為企業降低成本、提升效率、減少污染的好幫手。 目前派恩新能提供的服務主要分為兩大板塊：（1）流體仿真分析，（2）專業化技術咨詢服務，能為能源、環境等多個工業行業的實際工業問題提供一站式的技術服務支持，可以打通能源制備與運輸的產業鏈，通過派恩新能技術實現產業集成化，從而大大降低新能源的普及與使用成本。 針對諸多工業領域，派恩新能可以在流體仿真分析的基礎上，為企業提供專業的定制化技術咨詢服務，涵蓋工業監測、工業流程優化、智慧管控優化、安全生產管理系統等一系列技術咨詢服務。

2021 年 1 月 27 日，由西南交大與中車大同聯合研制的我國首臺氫燃料電池混合動力機車，在中車大同電力機車有限公司成功下線，標志著我國氫能軌道交通技術取得關鍵突破。該車采用西南交通大學陳維榮教授團隊研發的軌道交通大功率燃料電池發電系統，突破了燃料電池混合動力系統集成、系統優化控制以及能量管理等核心技術，電堆采用國際領先、可低溫啟動的日本豐田金屬電堆，這也是燃料電池金屬電堆在軌道交通領域的首次應用。該車設計時速每小時 80 公里，滿載氫氣可單機連續運行 24.5 小時，平直道最大牽引載重超過 5000 噸，在不用改變任何鐵路基礎線路條件下，可在各類機務段、車輛段、編組站以及大型工廠、礦山、港口等場所執行運轉、調車、救援等多用途任務。 陳維榮教授團隊自 2008 年起，在我國率先開展氫燃料電池在軌道交通中的應用研究，開拓了氫能軌道交通研究方向。歷時十余年的技術攻關，團隊突破了大功率燃料電池優化控制、混合動力系統能量管理、故障診斷與壽命預測等關鍵技術，于 2013 年成功研制我國首輛燃料電池電動機車，并于 2016 年與中車唐山公司聯合研制成功世界首列燃料電池混合動力有軌電車，引領了我國氫能軌道交通技術發展。 

首次采用冶金電弧爐工藝熔融處理焚燒飛灰，開發了飛灰電弧爐熔融處理技術，降低了設備投資成本，研發了熔渣制備玻璃陶瓷新技術，制備的玻璃陶瓷性能指標優于大理石等天然建材。將垃圾焚燒飛灰熔融技術"嫁接"玻璃陶瓷制備工藝，開發了電弧爐熔渣制備玻璃陶瓷技術，構建了熔渣析晶模型，確定了熔渣制備玻璃陶瓷的配方、成型參數及熱處理最佳工藝，制成的玻璃陶瓷產品性能達到或優于大理石、花崗巖，有效降低了飛灰熔融處理成本。

本發明公開了一種能源回收自清潔的垃圾輸送系統，包括：用于輸送垃圾桶升降循環的升降機構，所述升降機構具有環形輸送件，環形輸送件上間隔布置有多個連接座，每個連接座上轉接有所述的垃圾桶；安裝在所述升降輸送機構兩側并用于保持垃圾桶升降運動姿態的限位軌道，靠近所述升降機構的底部設有無限位軌道作用的垃圾傾倒位；置于各樓層并用于控制垃圾桶在垃圾投放口停止的即停機構；位于所述升降機構下方的垃圾儲存箱，用于儲存各垃圾桶翻轉倒出的垃圾。本發明適用于高層建筑各樓層垃圾的升降輸送；節省電梯運輸垃圾的功耗，節能減排；減少垃圾處理的人力消耗，降低管理成本。

本實用新型屬于海洋環境清潔技術領域，具體涉及一種漂浮式主動無能耗垃圾回收裝置，包括殼體以及設置在殼體底端的垃圾袋固定圈，垃圾袋固定圈上可拆卸連接有帶有重物塊的沉網垃圾袋，殼體上設有一組浮體及浮式柵欄。殼體側壁上開設有一組垃圾入口并設置有單向傘型垃圾站門，單向傘型垃圾站門包括豎直桿以及與豎直桿鉸接連接的扇門，豎直桿通過水平連接桿與殼體相連，扇門通過支撐桿與套接在水平導桿上的移動環相連，移動環可沿水平導桿滑動并由上位卡環和下位卡環限位。本實用新型有效節約能源，節省人力與清理費用，實現對海漂垃圾的實時回收，效率高，清理效果好。

一、 技術研發背景（1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，生活垃圾產生量大幅增加，年產生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術的制約越來越嚴重，局部地區已出現不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區生活垃圾處置由傳統填埋向焚燒發電的轉型。（2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或導致突變，甚至生物體死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環境下的魚、蝦體內會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續發現的由重金屬污染導致的一系列公共衛生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。未來隨著垃圾焚燒飛灰產量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產業的健康發展，同時會對該地區的環境造成嚴重影響。（3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經受到了國家相關部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發改委、國土部、環保部聯合發文《關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區域合作，提出“推進區域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術的研發與應用。（4 4 ）北京地區的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現狀，研發團隊開發出了一種可安全并大規模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術?——深部膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術。二、技術原理（1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術充分利用了“硅的四配位同構化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結晶將能持續促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發生硅的四配位同構化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。（2 2 ）重金屬固化的機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術在膠凝材料的水化過程中實現了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網絡體中平衡電荷，或作為網絡體骨干的一部分而被高度固化。（3 3 ）二噁英固化的機理二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環乙烷，標準狀態下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數目的增加而降低，在大氣環境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現行的垃圾焚燒技術的爐內溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環境以造成污染，本技術通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結構可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

南京師范大學課程資源研究所是專門從事省地市級、社區科普教育資源、中小學、幼兒園和大學課程教學資源研究、開發與應用的研究機構。下設科普教育資源研究室、自動測量與控制工作室、物理課程資源研究室、化學課程資源研究室、生命科學課程資源研究室和教育科學課程資源研究室，并有17000平方米的研制生產基地。研究所有一支由南京師范大學的專家教授帶領的50多人的技術研發團隊，先后承擔了教育部“高等師范教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”和 “新世紀教育教學改革工程”等各類教育教學改革研究項目30多項，30多位老師參加了新課程標準的制定和新教材的編寫工作。研究所成立以來，累計已經獲得了50多項教育技術產品發明專利，在科普教育資源和課程教學資源研究、開發與應用等研究領域形成了明顯的優勢。 　　南京師范大學課程資源研究所可提供的系列教育產品有：科技館、科普館、科技創新實驗室、科學探究實驗室、數字化實驗室、通用技術實驗室、機器人實驗室、航天航空科普館、航天航空科技館、地震科普館、地震科技館、安全教育科普館、安全教育科技館、交通安全科普館、交通安全科技館、消防科普館、消防科技館、幼兒園科學發現室、農業科普館、社區科普館、社區科技館、壁掛式科技館、科普大篷車、示范性綜合實踐基地、綜合實踐活動室、生命健康科普館、低碳環保科普館、軍事教育科普館、兒童樂園。 　　研究所研制的系列教育產品已推廣應用到了全國各省市5000多家學校和科普場館，建立了廣泛的用戶群。南師大系列產品以其卓越的性能成為同類品牌中的佼佼者，正受到越來越多的學校和科普場館的關注。 　　序號儀器名稱單位數量 　　1一度電的意義套1 　　2霧霾的形成與危害套1 　　3都江堰水利工程套1 　　4沼氣的利用模型套1 　　5水處理演示系統套1 　　6PM2.5模擬與檢測體驗套1 　　7健身發電,腳踏發電套1 　　8墻體保溫套1 　　9我要低碳套1 　　10生存危機套1 　　11溫室氣體套1 　　12水土保持演示儀套1 　　13新能源小屋套1 　　14大自然的眼睛套1 　　15地球碳庫套1 　　16環保知識互動搶答系統套1 　　17垃圾分類實驗儀套1 　　18舊衣物處理套1 　　19把太陽光引到家套1 　　20抽水儲能套1 　　21食品巧加工套1 　　22節能用水方法.套1 　　23節能燈PK普通燈套1 　　24環境監測與保護系統套1 　　25垃圾填埋處理場模型套1 　　26環保低碳小屋套1 　　27雨水收集與濕地保護模型套1 　　28地球村的“碳”危機套1 　　29自然界的“碳”循環套1 　　30新能源綜合展示模型套1 　　31發電塔套1 　　32飛輪儲能套1 　　33廢棄物分類與回收套1 　　34風光互補發電套1 　　35太陽能熱水器套1 　　36污水源地源熱泵原理套1 　　37旋轉屋套1 　　38壓縮空氣儲能套1 　　39合理利用清潔能源套1 　　40豐富的含碳化合物套1 　　41碳的遷移套1 　　42碳循環套1 　　43身邊的污染套1 　　44了解霧霾機套1 　　45氣候辨辨辨套1 　　46綠色之樹套1 　　47立柱式智能蔬菜種植機套1 　　48尋找低碳排放物套1 　　49碳失衡世界套1 　　50我的低碳生活妙招套1 　　51美麗的星球套1 　　52碳原子套1 　　53身邊有碳套1 　　54測你呼出的二氧化碳套1 　　55地球也發燒套1 　　56百年高碳套1

燃料電池技術應用的關鍵在與新材料的開發，基于材料的優化得到更好的燃料電池產電輸出性能。項目團隊基于固態離子理論，設計了一系列燃料電池電極新材料及新結構，以提高電池輸出性能為目的，開發了一系列高性能的陽極功能材料，陰極層材料與新結構。項目取得完整知識產權，申請發明專利15件，授權發明專利8件。

項目簡介： 項目內容及規模： 本項目將廢塑料進行熱解得到燃油然后脫除雜質，油品質量得到 了明顯改善，達到燃料油的質量標準。初步實施預計年生產規模 2000- 5000 噸。 市場分析： 本項目解決了廢塑料處理過程的困難，燃燒后嚴重污染大氣環境的問題，能夠產生顯著的經濟效益和社會效益，具有廣泛的應用前景。 投資估計： 預計投資 100 萬。 經濟和社會效益： 預計年銷售額 1000 萬，年產生效益 200 萬。 科研技術優勢： 本項目具有投資少，操作成本低的特點，還可以應用于其它有機 固廢回收利用，制備燃料油和可燃氣的各個領域。

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心及化學與材料科學學院的曾杰教授團隊和國家同步輻射實驗室鮑駿教授團隊合作，通過精準的氧化刻蝕，調控鈀鉑合金的形貌和組分，設計并構筑出了超立方體框架結構催化劑，其在氫氧燃料電池陰極反應中表現出高活性和高穩定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”為題發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。該研究團隊受三維立方體向四維超立方體演變的啟發，將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕，通過精準調控鈀原子的去除和余下鈀原子與鉑原子的重排，得到鈀鉑合金超立方體框架結構（圖 1）。此外，通過調節初始立方體中鈀、鉑兩種元素的比例，還可以得到八足體和立方框架結構。在氫氧燃料電池陰極催化測試中，立方框架結構、超立方體結構和八足體結構的單位質量活性分別達到了商用鉑碳催化劑的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方體結構催化劑還表現出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和優異的性能穩定性。密度泛函理論計算表明超立方體表面晶面的氧吸附能最接近于理論最優值，這一趨勢與實際測試的氧還原活性順序相一致。這種新的超立方體框架催化劑設計理念為今后相關電催化劑的設計提供了新的思路。