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本發(fā)明公開了一種基于 dSPACE 的固體氧化物燃料電池?zé)犭娞匦阅M系統(tǒng)，包括仿真單元、仿真控制單元、傳感器測量單元。仿真單元包括 PC 和 dSPACE 及接口板。仿真控制單元包括電壓可調(diào)電源、電堆熱模擬系統(tǒng)以及負(fù)載。傳感器測量單元包括電壓測量模塊、電流測量模塊、K 型熱電偶以及 PLC。其中電壓可調(diào)電源輸入是 220V 交流市電，輸出為 0-30V 可調(diào)，電堆熱模擬系統(tǒng)通過均勻分布在電池片上的電熱絲來模擬輸入氫氣

本團(tuán)隊采用獨(dú)特的從“0 到 1”的原創(chuàng)水相體系制備技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)鉑載量從 30-60%不同系列鉑碳催化劑的小規(guī)模批量制備。以典型的50%鉑碳催化劑為例，催化劑粒徑 2.5nm，均勻分布，BET 面 積 260m2/g，電化學(xué)活性面積 80 m2/g，初始質(zhì)量活性 0.25 A/[email protected]；按照 DOE 測試標(biāo)準(zhǔn)，3 萬圈循環(huán)，電化學(xué)活性面積衰減30%，質(zhì)量活性衰減 35%。小規(guī)模量產(chǎn)的鉑碳催化劑一致性偏差小于5%，且制備過程環(huán)保、成本低、性價比優(yōu)良。以此鉑碳催化劑制備的膜電極功率密度大于 1.1W/[email protected]。 鉑基合金催化劑包括鉑鎳碳和鉑鈷碳，催化劑中活性組分含量大于45%，平均粒徑 3.6nm，BET面積305 m2/g，電化學(xué)活性面積 65 m2/g，初始質(zhì)量活性 0.55 A/[email protected]；按照DOE測試標(biāo)準(zhǔn)，3萬圈循環(huán)，電化學(xué)活性面積衰減30%，質(zhì)量活性衰減30%。    

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高敏銳教授課題組與楊晴教授課題組合作，通過引入少量鈷改良鉬鎳合金催化劑，創(chuàng)制出一種低成本、CO耐受性好的非貴金屬氫氧化催化劑。

本發(fā)明公開了一種對固體燃料顆粒物單顆粒識別與分析的方法，其利用計算機(jī)控制掃描電鏡技術(shù)(CCSEM)分析固體燃料燃燒后收集的灰樣，由粒徑換算公式將 CCSEM 所測每個灰顆粒的幾何粒徑換算為空氣動力學(xué)直徑，可識別出飛灰中各粒徑段的顆粒物，如具有代表性的空氣動力學(xué)直徑 0.5-10μm 粒徑段的 PM0.5-10，以及 PM0.5-2.5 和PM2.5-10 等。通過分析灰顆粒的粒徑與礦物組成信息，可得到PM0.5-2.

燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料電池的氫氣來源現(xiàn)在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質(zhì)餾分、汽油和煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，汽油和煤油具有價格便宜、攜帶便利、常溫下穩(wěn)定性高、供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭、汽車、野外或者是災(zāi)害時，成為非常方便的電力供給源。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料電池的氫氣來源現(xiàn)在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質(zhì)餾分、汽油和煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，汽油和煤油具有價格便宜、攜帶便利、常溫下穩(wěn)定性高、供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭、汽車、野外或者是災(zāi)害時，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池的燃油中的含硫量必須從現(xiàn)在的10ppm減少到1ppm以下。為了達(dá)到這種嚴(yán)格的超深度脫硫，在現(xiàn)在既存的石油加工廠通過加氫精制脫硫需要十分巨大的設(shè)備投資，實(shí)際上對于燃料電池用燃油的脫硫處于無法對應(yīng)狀態(tài)。另外利用化學(xué)吸附的吸附脫硫技術(shù)也在開發(fā)中，但是吸附選擇性低，使用了高價的吸附劑，處理能力也比較低。

燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料 電池的氫氣源現(xiàn)在主要利用天然氣，甲醇，DME，輕質(zhì)餾分，汽油和 煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，煤油具有價格便宜，攜帶便利，常溫下穩(wěn)定性高，供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)。可以廣泛應(yīng)用于家庭，汽車， 野外或者是災(zāi)害時，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池 的燃料油中的硫磺含有量必須從現(xiàn)在的數(shù)十 ppm 減少到 1ppm 以下。 為了達(dá)到這種嚴(yán)格的超深度脫硫，在現(xiàn)在既存的石油加工廠通過加氫 精制脫硫的話，需要十分巨大的設(shè)備投資，實(shí)際上對于燃料電池用燃 料油的脫硫處于無法對應(yīng)狀態(tài)。另外利用化學(xué)吸附的吸附型硫磺脫除 器正在開發(fā)中，但是吸附選擇性低，使用了無法再生的高價吸附劑， 處理能力也比較低。 項目特色 本技術(shù)采用和現(xiàn)在的研究完全不同的想法，利用常壓低溫下的氧 化反應(yīng)，將煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化劑氧化，并通過常壓常 溫下的選擇吸附除去硫的氧化物砜，是一種新的低價脫硫法。無論在 國內(nèi)國外，像本技術(shù)一樣利用固定床流通式反應(yīng)裝置除去燃料油中的 硫磺化合物的研究很少有報告。這個超深度脫硫技術(shù)的反應(yīng)條件非常 溫和，應(yīng)用于燃料電池的燃料油重整器，可以很容易使燃料電池小型 化，輕量化。和傳統(tǒng)的高溫高壓下的加氫脫硫方法相比，本技術(shù)是在 溫和條件下的高效率脫硫法。和非氧化吸附式脫硫技術(shù)相比，脫硫效 率高數(shù)十倍，對于硫氧化物的選擇吸附性高，吸附劑可以再生，吸附 劑的使用量減少，可以降低成本。本項目的目的是將這個新的低價脫 硫法應(yīng)用于燃料電池的重整系統(tǒng)，制造出氫氣提供給燃料電池。 項目應(yīng)用前景 1. 利用氧化吸附脫硫法開發(fā)煤油的超深度脫硫器 圖 1 是氧化吸附脫硫法的原理及煤油超深度脫硫器的概念圖。煤 油中的難脫硫化合物 DBT 在催化劑及氧化劑存在下，在常壓低溫下 很容易氧化，生成硫氧化物，然后通過常溫常壓下的吸附被除去。反應(yīng)容器里放入煤油及氧化劑，通過自然滴落在常壓下送進(jìn)填充了催化 劑的固定床流通式氧化反應(yīng)器，然后，常溫常壓下通過吸附器進(jìn)行吸 附，除掉氧化后的硫磺化合物。現(xiàn)在的研究結(jié)果是通過氧化吸附脫硫 法可以將煤油中的硫磺含量減少到 0.5ppm。 2．超深度脫硫煤油的重整反應(yīng) 圖 2 是利用 Ru 系催化劑對含不同濃度硫的煤油進(jìn)行水蒸氣重 整反應(yīng)的結(jié)果。其反應(yīng)是煤油和水生成 CO2 和 H2。從結(jié)果來看，不 含硫的煤油 750 度的重整反應(yīng)活性達(dá)到 100%，氫氣收率達(dá)到了 80%， 而含硫磺煤油的催化反應(yīng)表現(xiàn)出催化劑失活現(xiàn)象。 3．項目計劃 a.建立一套連續(xù)的氧化吸附脫硫裝置，改變催化劑，氧化條件及 吸附劑，將煤油中的硫磺含量減少到 0.1ppm。 b. 試做一套小型化脫硫裝置，進(jìn)行 1000，2000，10000 小時長期 試運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗，對催化劑，吸附劑的壽命，再生的可能性，裝置的長期 穩(wěn)定性進(jìn)行考察。 c.建立一套煤油的水蒸氣重整反應(yīng)裝置，利用超深度脫硫煤油進(jìn) 行水蒸氣重整，開發(fā)高活性，長壽命的重整催化劑。 d.將超深度脫硫器與重整反應(yīng)系統(tǒng)組合成試驗用別體型重整器， 利用煤油制造氫氣提供給燃料電池。 e.所需的儀器設(shè)備 硫磺化學(xué)發(fā)光檢測器（Sulfur Chemiluminescence Detector）， 氫 火 焰 離 子 檢 測 器 氣 相 色 譜 （ Gas Chromatography-Flame Ionization Detector）， 熱導(dǎo)池檢測器氣相色譜（ Gas Chromatography-Thermal Conductivity Detector）等

研究領(lǐng)域 以企業(yè)的生產(chǎn)需要為出發(fā)點(diǎn)，以研發(fā)新產(chǎn)品、新設(shè)備、新工藝為目標(biāo)，進(jìn)行光機(jī)電一體化成套設(shè)備及新技術(shù)的研究與開發(fā)，解決企業(yè)發(fā)展過程中的瓶頸問題。圍繞創(chuàng)新制造工藝、機(jī)電控制及自動化，開展綠色化、系統(tǒng)化智能機(jī)電一體化技術(shù)及其在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用研究。主要研究方向有：（1）綠色新能源生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備（2）特種加工機(jī)械（3）新型包裝機(jī)械（4）根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求定制光機(jī)電一體化成套設(shè)備（生產(chǎn)線）的研發(fā)。科研成果及簡介 所承擔(dān)主要項目： 鋅空燃料電池極片干嵌法成形過程控制的理論與技術(shù)(國家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切機(jī)CL1224 （國家科技部） ·機(jī)械軟起動控制系統(tǒng)的開發(fā)（天津市教委） ·柔性傳動行星輪差速機(jī)構(gòu)的研究 （河北省教育廳） ·機(jī)械液壓自動控制軟啟動系統(tǒng)（石家莊科技局） ·自動分頁裝訂機(jī)的開發(fā)研究（河北省教委） 橫向課題： 紙管機(jī)開發(fā)（天津巨業(yè)衣架制造有限公司） 盤料螺紋鋼滾絲機(jī)（天津市天鵬建筑器材有限公司） 五金平臺自動機(jī)械手的研制（慶輝五金制品有限公司） 乒乓膠皮海綿上料系統(tǒng)的研發(fā)（天津七二九體育器材開發(fā)有限公司） 電池極片卷繞設(shè)備（海裕百特鋰能設(shè)備有限公司） 鋰電池極片軋制卷繞線 ； 流延膜擠壓收卷裝置及控制系統(tǒng)的合作研發(fā)； 瓦棱機(jī)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研制； KSQ-500電池極片卷繞設(shè)備開發(fā) 木工挖船機(jī)（威盧克斯有限公司） WS-260衛(wèi)生巾生產(chǎn)線獲獎與專利一種布料機(jī)                  發(fā)明專利           專利號：200910068754.x一種雙向水泥土攪拌樁機(jī)      發(fā)明專利           專利號：200910069172.3一種雙向水泥土攪拌樁機(jī)      發(fā)明專利           專利號：200910069171.9一種雙向水泥土攪拌樁鉆桿    發(fā)明專利           專利號：200910069170.4一種收獲機(jī)                  發(fā)明專利           專利號：200910069269.4可轉(zhuǎn)讓項目 可承擔(dān)（合作開發(fā)）科研項目與技術(shù)合作光機(jī)電一體化成套設(shè)備（生產(chǎn)線）的研發(fā)

2019年上海市技術(shù)發(fā)明特等獎 燃料電池“高功率密度、大功率輸出、長壽命運(yùn)行、低成本制造”是長期制約燃料電池汽車規(guī)模化推廣的國際難題，變革燃料電池核心部件，采用金屬雙極板替代現(xiàn)有石墨雙極板，是破解難題的有效途徑。上海交通大學(xué)來新民教授團(tuán)隊歷經(jīng)十余年研發(fā)，與上汽集團(tuán)、新源動力、上海治臻等企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)明了薄型金屬雙極板設(shè)計與制造新方法、新工藝和新裝備。主要發(fā)明如下： 1、提出了“島群-流道”復(fù)合的大規(guī)模并聯(lián)流場均勻分流原理，解決了現(xiàn)有叉分流道分流的過約束問題，創(chuàng)建了錯層密封的沖壓單極板背對背焊合方法，發(fā)明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新構(gòu)型。 2、揭示了大面積超薄板細(xì)密流道的成形回彈及焊接變形規(guī)律，建立了細(xì)密流場成形及焊接的殘余應(yīng)力分析模型，發(fā)明了極板多步成形誤差補(bǔ)償與激光焊接變形抑制技術(shù)。 3、提出了“非晶碳耐蝕-石墨微晶導(dǎo)電”的涂層性能綜合原理，探明了石墨微晶縱向生長機(jī)制；提出了非晶碳沉積過程伴生石墨微晶生長的控制方法，發(fā)明了非晶-微晶復(fù)合涂層及其磁控濺射制備技術(shù)。 4、發(fā)明了耐蝕導(dǎo)電復(fù)合涂層的多腔連續(xù)磁控濺射等工藝裝備，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔濺射的金屬雙極板生產(chǎn)裝備系統(tǒng)，創(chuàng)建了我國首條金屬雙極板批量化生產(chǎn)線。 本項目獲授權(quán)中國發(fā)明專利37項，申請PCT專利5項，牽頭和參與制訂國家標(biāo)準(zhǔn)13項，發(fā)表SCI論文91篇(全球雙極板主題論文數(shù)第一)。開發(fā)的金屬極板在國內(nèi)率先通過5000小時車載工況壽命考核，在國內(nèi)金屬極板市場上占主導(dǎo)地位；成果應(yīng)用于我國首輛金屬極板燃料電池轎車與客車、首個上汽P390型115kW車用全功率電堆開發(fā)，為上汽、東風(fēng)、長城等國內(nèi)金屬極板燃料電池汽車開發(fā)提供了自主可控的核心技術(shù)。 金屬雙極板 金屬雙極板連續(xù)沖壓成形   金屬雙極板多工位連續(xù)激光焊接 金屬雙極板多腔連續(xù)磁控濺射工藝裝備 金屬雙極板生產(chǎn)

項目成果/簡介:2019年上海市技術(shù)發(fā)明特等獎燃料電池“高功率密度、大功率輸出、長壽命運(yùn)行、低成本制造”是長期制約燃料電池汽車規(guī)模化推廣的國際難題，變革燃料電池核心部件，采用金屬雙極板替代現(xiàn)有石墨雙極板，是破解難題的有效途徑。上海交通大學(xué)來新民教授團(tuán)隊歷經(jīng)十余年研發(fā)，與上汽集團(tuán)、新源動力、上海治臻等企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)明了薄型金屬雙極板設(shè)計與制造新方法、新工藝和新裝備。主要發(fā)明如下：1、提出了“島群-流道”復(fù)合的大規(guī)模并聯(lián)流場均勻分流原理，解決了現(xiàn)有叉分流道分流的過約束問題，創(chuàng)建了錯層密封的沖壓單極板背對背焊合方法，發(fā)明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新構(gòu)型。2、揭示了大面積超薄板細(xì)密流道的成形回彈及焊接變形規(guī)律，建立了細(xì)密流場成形及焊接的殘余應(yīng)力分析模型，發(fā)明了極板多步成形誤差補(bǔ)償與激光焊接變形抑制技術(shù)。3、提出了“非晶碳耐蝕-石墨微晶導(dǎo)電”的涂層性能綜合原理，探明了石墨微晶縱向生長機(jī)制；提出了非晶碳沉積過程伴生石墨微晶生長的控制方法，發(fā)明了非晶-微晶復(fù)合涂層及其磁控濺射制備技術(shù)。4、發(fā)明了耐蝕導(dǎo)電復(fù)合涂層的多腔連續(xù)磁控濺射等工藝裝備，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔濺射的金屬雙極板生產(chǎn)裝備系統(tǒng)，創(chuàng)建了我國首條金屬雙極板批量化生產(chǎn)線。本項目獲授權(quán)中國發(fā)明專利37項，申請PCT專利5項，牽頭和參與制訂國家標(biāo)準(zhǔn)13項，發(fā)表SCI論文91篇(全球雙極板主題論文數(shù)第一)。開發(fā)的金屬極板在國內(nèi)率先通過5000小時車載工況壽命考核，在國內(nèi)金屬極板市場上占主導(dǎo)地位；成果應(yīng)用于我國首輛金屬極板燃料電池轎車與客車、首個上汽P390型115kW車用全功率電堆開發(fā)，為上汽、東風(fēng)、長城等國內(nèi)金屬極板燃料電池汽車開發(fā)提供了自主可控的核心技術(shù)。金屬雙極板金屬雙極板連續(xù)沖壓成形 金屬雙極板多工位連續(xù)激光焊接金屬雙極板多腔連續(xù)磁控濺射工藝裝備金屬雙極板生產(chǎn)知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 其他技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃、上海市科技創(chuàng)新行動重大項目等