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本項(xiàng)目采用生物酶法脫支重結(jié)晶制備淀粉納米顆粒；采用微波 輔助半仿生法提取花生殼黃酮、負(fù)壓空化技術(shù)提取原花青素等活性成分；利用 花生分離蛋白和豌豆淀粉為基質(zhì)，添加淀粉納米顆粒、活性物質(zhì)制備可食膜， 通過對復(fù)合膜性質(zhì)的研究，優(yōu)化最佳納米顆粒添加量；通過對復(fù)合膜的保鮮抑 菌等效果進(jìn)行研究，確定黃酮多酚、原花青素等活性物質(zhì)的最佳添加量。克服 了淀粉納米顆粒傳統(tǒng)制備方法的周期長、工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)以淀粉納米顆青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技成果介紹 2017 －53－ 粒為增強(qiáng)相制備的可食膜解決了淀粉膜機(jī)械性能差等難題。獲得國家發(fā)明專利 6 項(xiàng)（201210552239.0；201210513149.0.；201210513150.3；201310212546.9； 201110166508.8） 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或者效益預(yù)測:根據(jù)國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對塑料包裝行業(yè)提 出的倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)的要求，安全、可全生物降解的食用級多功能復(fù)合膜用于取 代部分塑料包裝是食品包裝新的發(fā)展趨勢。我國食品塑料包裝材料年總需求約 為 2000 萬噸，如果其中 10%的用食用級復(fù)合膜代替，其中需求量達(dá) 200 萬噸， 預(yù)計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 1000 億。食用級多功能納米復(fù)合膜用于取代部分塑料包裝是 食品包裝新的發(fā)展趨勢，推廣前景廣闊。 

利用現(xiàn)代分離純化技術(shù)和生物酶技術(shù)，將水產(chǎn)品加工下腳料蝦蟹殼、魚皮、魚鱗等進(jìn)行高 值利用，并解決固體廢棄和廢水排放問題，具有重要的環(huán)境意義和經(jīng)濟(jì)效益。 本項(xiàng)目利用酶膜耦合技術(shù)生產(chǎn)甲殼素、殼寡糖并聯(lián)產(chǎn)水解動物蛋白；利用酶膜技術(shù)生產(chǎn)高 品質(zhì)魚蛋白肽聯(lián)產(chǎn)飲飼用魚粉，解決大量魚加工下腳料處理問題，并產(chǎn)生較高經(jīng)濟(jì)效益。

為解決當(dāng)前對蝦養(yǎng)殖病害難以防控及降低對蝦池塘養(yǎng)殖面源污染問題，促對蝦養(yǎng)殖業(yè)增產(chǎn)增效，很有必要應(yīng)用資源節(jié)約環(huán)境友好型對蝦低碳健康養(yǎng)殖新技術(shù)。 本項(xiàng)目通過直接在對蝦養(yǎng)殖池塘中懸掛研制的專利產(chǎn)品—生物膜凈水柵，應(yīng)用配套的快速形成穩(wěn)定成熟生物膜及其生物絮團(tuán)技術(shù)，促進(jìn)有益微生物種群生長與良好藻相形成，降解轉(zhuǎn)化池塘水中有害污染物（如氨氮等），確保水質(zhì)良好，遏制病原微生物爆發(fā)，減少病害發(fā)生，提高養(yǎng)殖成活率，促進(jìn)對蝦良好生長。實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)水減排60%、節(jié)約飼料20%、產(chǎn)量提高30%以上，且具有投入與運(yùn)行成本低、操作簡便及易應(yīng)用推廣的特點(diǎn)。

有效提高換熱器的傳熱能力是節(jié)能的重要途徑，通過采用更高性能的高效管即可實(shí)現(xiàn)。本裝置為采用新型傳熱方式（高真空度下的噴淋降膜蒸發(fā)）的新產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)研制測試臺，可用于水及制冷工質(zhì)在水平光管及管束上的噴淋降膜蒸發(fā)傳熱性能試驗(yàn)，目的在于對降膜蒸發(fā)強(qiáng)化傳熱技術(shù)進(jìn)行研究與開發(fā)。用于制冷工質(zhì)的噴淋降膜蒸發(fā)傳熱性能試驗(yàn)裝置的研發(fā)在國內(nèi)尚未見公開報(bào)道，本裝置的設(shè)計(jì)與研制有創(chuàng)新性。測試臺主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。3）對水在水平光管及管束上的降膜蒸發(fā)過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，工作參數(shù)（壓力、流量和溫度）范圍應(yīng)符合現(xiàn)有工程實(shí)際使用范圍，可對噴淋流量、熱流密度、飽和溫度、過熱度及幾何參數(shù)（管徑、間距、管型）等對換熱性能的影響進(jìn)行重點(diǎn)研究。 測試臺主要參數(shù)： 1） 殼程壓力（絕對壓力）   0.8 -1.0kPa 2） 制冷劑（水）流量   0.5-2.0 kg/m/min， 3） 噴淋水溫            5 ℃ 4） 冷凍水出口水溫      7 ℃ 5） 采用噴淋型式 6） 傳熱溫差最小可達(dá)2℃左右。 測量及控制精度： 1）測量精度要求：      溫度±0.1℃，流量±0.04 kg/min，絕對壓力±0.15% 2）控制精度要求 溫度±0.1℃，流量±0.1 kg/min，絕對壓力±0.5%， 溫度和流量采用全自動控制。

王方，王明亞 一、前言 目前常用的離子交換樹脂再生技術(shù)是傳統(tǒng)的酸堿再生工藝。它分別利用酸再生陽樹脂，利用堿再生陰樹脂，自離子交換樹脂發(fā)明使用以來，這個(gè)再生工藝一直沒有改變過。該工藝運(yùn)行簡單，性能可靠，一直在電廠化水和化工廠純水制備生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。在近年來，該工藝采用自動化控制技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，雖然降低了工人的勞動強(qiáng)度，但是由于再生時(shí)需要使用酸堿這種危險(xiǎn)化工品，仍然造成了酸堿使用、存貯等過程中對人員安全形成巨大的威脅。不斷有工人因操作不當(dāng)或設(shè)備老化導(dǎo)致酸堿泄漏而造成的人身傷害事故發(fā)生，因此許多化工企業(yè)和電廠都設(shè)置了“酸堿泄露事故安全預(yù)案”，保障酸堿這種危險(xiǎn)化工品的安全使用。酸堿再生樹脂后，還會產(chǎn)生大量的廢酸廢堿，排放后會污染環(huán)境。據(jù)專家研究，在這種離子交換樹脂化學(xué)再生過程中，酸或堿的實(shí)際利用率很低，以H2SO4為例，只利用其中2%的H+離子，而98%的SO42—離子沒有得到應(yīng)用，以NaOH為例，只利用了42.5%的OH—離子，而57.5%Na+離子沒有得到利用，這種廢酸廢堿無法回用，只能排放，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成危害；隨著人們對環(huán)境要求的不斷提高和新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的酸堿再生工藝已經(jīng)越來越不符合當(dāng)今時(shí)代的要求。   二、雙極膜樹脂電再生項(xiàng)目簡介 雙極膜樹脂電再生技術(shù)是一種上世紀(jì)90年代初新興的膜工藝技術(shù)，雙極膜樹脂電再生工藝技術(shù)屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，國內(nèi)外暫無相類似的技術(shù)。它由雙極膜制備酸堿系統(tǒng)，酸堿存貯系統(tǒng)、樹脂再生系統(tǒng)，廢液回收系統(tǒng)四個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。 雙極膜制備酸堿系統(tǒng)主要由雙極膜、隔板、電極板等裝置構(gòu)成。其核心構(gòu)成為雙極膜。雙極膜是陽離子交換層，陰離子交換層和中間親水界面層復(fù)合而成。如圖1所示：  圖1 雙極膜水解離示意圖 在外加電場的條件下，理論上雙極膜在電壓達(dá)到0.83V時(shí)，就可以將中間親水界面層吸收的水解離同時(shí)產(chǎn)生H+離子和OH—離子，通過必要的技術(shù)手段，將鹽水（NaCl）中的陰陽離子Na+離子和Cl—離子分別引出，使得H+離子和Cl—離子結(jié)合形成酸（HCl），OH—離子和Na+離子結(jié)合形成堿（NaOH）。 需要指出的是雙極膜電離水產(chǎn)生酸堿工藝和用食鹽電解產(chǎn)生燒堿和氯氣的工藝兩者有本質(zhì)的不同： 1、雙極膜電離水產(chǎn)生酸堿耗能低，在膜間電壓0.83V時(shí)開始工作，產(chǎn)生酸堿，而電解法的膜間電壓至少為2.1V以上。 2、雙極膜電離水產(chǎn)生酸堿沒有逸出功，不大量產(chǎn)生氣體。而電解過程產(chǎn)生大量的氣體。 產(chǎn)生的酸堿經(jīng)水泵收集至酸堿存貯系統(tǒng)備用。酸堿存貯系統(tǒng)的所收儲的酸堿濃度為質(zhì)量百分濃度3~5%，這個(gè)濃度的酸堿可以直接用于離子交換樹脂的再生。由于酸堿濃度很低，所以使用十分安全，直接接觸也不會灼傷皮膚。 樹脂再生系統(tǒng)：除了將原有的酸堿輸送系統(tǒng)改造后，其它的設(shè)備和原有的設(shè)備相比變化不大，這便于工人的操作和管理，也便于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。 廢液回收系統(tǒng)：當(dāng)失效的離子交換樹脂再生后，會產(chǎn)生了一定量的廢酸廢堿和部分破碎的樹脂顆粒及雜質(zhì)，根據(jù)具體情況，經(jīng)廢液處理后，除去雜質(zhì)回收可作為鹽水，再生制備酸堿。 和常規(guī)再生失效離子交換樹脂工藝相比，而雙極膜樹脂電再生工藝技術(shù)（又稱離子交換樹脂電再生技術(shù)）只消耗電能和少量鹽，電再生是靠水電離得到的H+和OH—離子，用于再生離子交換樹脂。生成的酸堿經(jīng)樹脂再生使用后，大部分回用重新制備成為酸堿使用。使得物料循環(huán)運(yùn)行，減少了排廢。 雙極膜電去離子裝置電再生混床離子交換樹脂的示意圖如圖2所示。  圖2 雙極膜電去離子裝置電再生混床離子交換樹脂的示意圖 1—稀鹽水罐；2—極水罐；3—雙極膜電去離子裝置；4—稀堿再生液罐；5—稀酸再生液罐；6—混床中陰樹脂再生部分；7—混床中陽樹脂再生部分 雙極膜電去離子裝置利用從稀鹽水罐泵出的稀鹽水，分別產(chǎn)生的3~5%酸和堿，（一般為鹽酸和氫氧化鈉）分別存入稀酸及稀堿再生罐備用。當(dāng)失效的混床離子交換樹脂再生時(shí)，先將混床中的失效陰陽樹脂分層，再分別取出稀酸及稀堿直接再生，期間無需將酸液或堿液沖稀配制，再生后產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后，存入稀鹽水罐回用。  三、雙極膜樹脂電再生工藝有如下特點(diǎn)從經(jīng)濟(jì)性上分析1）運(yùn)行費(fèi)用低：電再生過程耗能極低，在膜間電壓0.83V時(shí)，雙極膜就可以使水解離產(chǎn)生H+和OH—離子，且沒有氣體的逸出功消耗，電解水的能耗為 198.5KJ／mol，而雙極膜水解離的能耗僅為 79.9KJ／mol，故不發(fā)生氫氣和氧氣逸出的相變。 和離子膜法制備酸堿相比（目前市場上的燒堿多用這種方法制得），當(dāng)膜間電壓加至2.1V時(shí)，氯化鈉才開始電解，離子膜法的最終產(chǎn)物為燒堿和氯氣，需要?dú)怏w逸出功，因此和本技術(shù)有本質(zhì)的不同。 經(jīng)測算約消耗120度電，可以同時(shí)生產(chǎn)1噸3%的酸和堿，在市場上1噸30%鹽酸的價(jià)格為400元/噸，1噸30%氫氧化鈉的價(jià)格為800元/噸。用電再生法生產(chǎn)1噸30%的酸和堿的耗能為1200度電。若廠用電為0.2元/度電計(jì)算，則費(fèi)用為240元。遠(yuǎn)低于用化學(xué)酸堿再生法（1200元）的運(yùn)行費(fèi)用。 2）降低了企業(yè)排污成本：電再生過程產(chǎn)生等摩爾數(shù)量的H+和OH—離子，這兩者最終結(jié)合后產(chǎn)生中性的鹽，無廢酸堿排放，不污染環(huán)境。其中產(chǎn)生的大部分鹽水經(jīng)處理后，可以回用。減少了對環(huán)境物料的排放。排污費(fèi)用基本為零。從安全性分析1）使用酸堿的濃度低，安全性好 直接制備供樹脂再生濃度的酸堿，改變了原有的酸堿再生工藝，不需要用水力噴射器沖稀勾兌，一步到位，減少了操作步驟。 2）無需儲備高濃度酸堿，減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用 樹脂酸堿再生工藝需要存貯高濃度酸堿，每年必須對設(shè)備進(jìn)行必要的維護(hù)，需要更換被腐蝕的閥門、管件、罐體，對地面、廠房進(jìn)行涂漆防腐處理等。有人測算，每年的酸堿腐蝕設(shè)備維護(hù)費(fèi)用就約數(shù)十萬元，用電再生工藝用的是低濃度酸堿，對設(shè)備的腐蝕程度降低。可以大量節(jié)約費(fèi)用。 3）對操作人員的安全性好 每年不少化工廠和電廠都會發(fā)生因酸堿管路或閥門的泄漏導(dǎo)致的人員傷害的事故。因此“酸堿泄露事故安全預(yù)案”也是不少化工廠和電廠每年進(jìn)行安全培訓(xùn)的必修科目。當(dāng)用電再生工藝后，由于所用的酸堿濃度很低約為3%~5%，對人體基本上傷害輕微，不會灼傷人體皮膚，人員操作安全性大大的提高。 4）符合安全生產(chǎn)的需要 酸堿是化工危險(xiǎn)品，需要特定的槽車安全運(yùn)輸。國家反恐形勢的嚴(yán)峻態(tài)勢，天氣等自然災(zāi)害的發(fā)生，會使得酸堿等危化品的運(yùn)輸發(fā)生困難，這是影響企業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的因素。使用電再生技術(shù)徹底擺脫了酸堿運(yùn)輸?shù)碾y題，企業(yè)化水的生產(chǎn)不再受天氣、安全等外部環(huán)境的干擾，這是對企業(yè)安全生產(chǎn)最大的貢獻(xiàn)。從環(huán)保角度分析1）制水車間基本實(shí)現(xiàn)“零排放” 用電再生工藝制備后的酸堿基本回用，少量排放，再生后產(chǎn)生的廢酸堿中和后形成的鹽水，經(jīng)處理后再次回用重新制備成為酸堿備用。這樣循環(huán)使用。無需排廢。 2）符合當(dāng)前的環(huán)保形勢 隨著新的環(huán)保法的實(shí)施，國家對大氣污染和水污染的管理越加嚴(yán)格。原來不需要治理的項(xiàng)目也要求治理了，比較典型的如“反滲透濃水的回收”。本項(xiàng)目符合環(huán)保的形勢，產(chǎn)生的酸堿廢水經(jīng)處理后循環(huán)利用，不再外排。和當(dāng)前形勢相互呼應(yīng)，有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。  四、集成了雙極膜電再生技術(shù)的離子交換工藝和其他水處理工藝的比較 目前電廠化水處理中和離子交換工藝競爭的有反滲透工藝、電去離子制備純水工藝等。雙極膜電再生技術(shù)主要應(yīng)用于離子交換工藝，它使得傳統(tǒng)的離子交換工藝煥發(fā)了新春，使得原有離子交換工藝擺脫的傳統(tǒng)用酸用堿等危險(xiǎn)化學(xué)品的困擾，酸堿鹽循環(huán)使用，減少了廢酸廢堿的排放。成為一個(gè)安全環(huán)保的綠色工藝。 1、和反滲透工藝比較 反滲透工藝，是一種壓力驅(qū)動膜工藝，主要依靠水泵加壓使水通過反滲透膜，截留下鹽分。它有出水水質(zhì)好，不用酸堿，管理方便的優(yōu)點(diǎn)，和離子交換工藝相比它也有不少缺點(diǎn)： 1）反滲透工藝產(chǎn)生的濃水不便于回收，自用水量約15~30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過離子交換工藝的自用水量。 2）反滲透工藝為防止?jié)馑械拟}鎂離子在反滲透膜上結(jié)垢，需要不斷添加阻垢劑、抗氧化劑等多種藥劑，這不僅增大了濃水回收的難度，也增加的運(yùn)行成本。 3）反滲透不適合直接制備超純水，在電廠化水制備中，必須和其他工藝結(jié)合，如混床離子交換工藝、電去離子制備純水工藝等，產(chǎn)水才能達(dá)到電廠用水的要求。不能像離子交換樹脂工藝那樣一步到位。 4）反滲透工藝的投資成本和運(yùn)行成本都比較高。 下表是反滲透工藝和離子交換工藝的比較  2、和電去離子制備純水工藝比較 電去離子制備純水工藝是一種電驅(qū)動膜工藝，可以制備高純水。該技術(shù)有占地面積小，自動化程度高，不用酸堿，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，和離子交換工藝相比它也有缺點(diǎn)： 1）電去離子制備純水工藝，適于制備高純水，必須有前端的預(yù)處理，最好是使用反滲透工藝，一般用來代替離子交換的混床精處理工藝，從多年的使用經(jīng)驗(yàn)看，電去離子制備純水工藝最好配備兩級反滲透系統(tǒng)，所以雖然該工藝的投資成本不高，但所有的配置加在一起，是離子交換樹脂工藝投資成本的2~3倍。 集成了雙極膜電再生技術(shù)離子交換工藝，使得該工藝也不再外購酸堿再生樹脂，避免了因使用酸堿危險(xiǎn)化工品的種種問題。和反滲透  總結(jié)： 本項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)，利用當(dāng)今最新的雙極膜技術(shù)，用電和少量的鹽再生失效的離子交換樹脂，產(chǎn)生廢水循環(huán)使用，沒有排廢。 本項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)： 1）稀酸堿再生劑需要多少，生產(chǎn)多少，沒有酸堿再生劑的購置和長期貯運(yùn)問題，濃酸堿屬危險(xiǎn)的化學(xué)品，要用專人審批購置，要使用特殊的防爆車輛運(yùn)輸，要專門的危險(xiǎn)品庫貯存，非常不便； 2）環(huán)保效益好，出水呈中性； 3）以百分質(zhì)量濃度≤5%的稀酸堿運(yùn)行，工人勞動條件有所改善； 4）操作有所簡化，設(shè)備使用費(fèi)用低，利于推廣； 5）本發(fā)明產(chǎn)品特別適用于邊疆和西部地區(qū)等酸堿供應(yīng)困難的地區(qū)； 6）特別適用于火力發(fā)電廠或核電廠使用，尤其適合于老廠節(jié)能減排技改時(shí)使用。 本項(xiàng)目技術(shù)采用當(dāng)前先進(jìn)的雙極膜技術(shù)，來改進(jìn)傳統(tǒng)的混床的再生工藝，尤其適用于在火力發(fā)電廠使用。  四、情況分析 結(jié)合晉城陽煤電廠的具體情況，和電再生項(xiàng)目的工作原理，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。目前電廠的補(bǔ)給水系統(tǒng)由前置反滲透系統(tǒng)+陰床+陽床+混床組成，出水水量50m3/h，出水指標(biāo)為電導(dǎo)率<0.2μS/cm，硅<20μg/L。 晉城陽煤電廠用酸堿量統(tǒng)計(jì)表及分析 表1陽床再生統(tǒng)計(jì)  從上表看出：#1陽床和#2陽床用酸為1.17-1.46噸，平均用酸1.19噸。 只有在2013.10.19同時(shí)存在兩組陽床再生的問題 表2陰床再生統(tǒng)計(jì)  從上表看出：#1陰床和#2陰床用堿為1.16-1.17噸，平均用堿1.167噸 只有在2013.10.19同時(shí)存在兩組陰床再生的問題 表3混床再生統(tǒng)計(jì)  混床再生次數(shù)約15~20天再生一次。 從上面電廠樹脂酸堿再生時(shí)，使用酸堿情況可以看出，陽床用酸1.19噸（平均值），陰床用堿1.16噸（平均值），混床用酸0.19噸，用堿0.5噸。

目前我國對水質(zhì)監(jiān)測的項(xiàng)目包括酸堿度、溫度、濁度、色度、溶解氧、磷及磷酸鹽、氨、氮、硝酸鹽、硫化物、有毒害金屬離子、有機(jī)物、農(nóng)藥、油脂及各類有毒害化合物約40多個(gè)項(xiàng)目，其中約有90%以上的項(xiàng)目都可通過傳感器來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測。實(shí)現(xiàn)電化學(xué)傳感器對水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)管理的關(guān)鍵在于傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度、穩(wěn)定性及選擇性。本產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)電聚合物具有高的穩(wěn)定性、氧化還原的可逆性和顯著的化學(xué)記憶性而成為化學(xué)與生物傳感器制造的新型材料，它克服了小分子媒介體在反應(yīng)中易于流失，操作復(fù)雜，

研發(fā)階段/n一種高滲透通量管式多孔膜的制備方法，其特征在于：將一定量的添加劑Ａ、溶劑Ｓ、聚合物Ｐ與磁性材料Ｍ混合，通過不斷振蕩（或攪拌或超聲波作用）在一定溫度下配成均勻的懸浮溶液，所得的懸浮溶液中含２～１８ｗｔ％的添加劑、含６～６０ｗｔ％的聚合物與磁性材料，且聚合物與磁性材料的質(zhì)量比為４０～９９ｗｔ％：，脫泡，采用干濕紡絲法紡制毛細(xì)管膜或采用干濕相轉(zhuǎn)化法在多孔支撐管上涂膜，在成膜的蒸發(fā)與凝膠過程中使用１００～１８０００高斯的正交磁場作用。通過該方法所制備的管式多孔膜的滲透通量高。膜可以直接使用，亦可

01. 成果簡介 質(zhì)子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動、無腐蝕性、反應(yīng)溫度低、氧化劑需求低等優(yōu)勢，是當(dāng)前燃料電池汽車的首選，然而，針對目前質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制，還存在以下問題： 1. 在考慮零下低溫條件下電堆快速暖機(jī)的前提下，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)增濕效果，是燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)挑戰(zhàn)； 2. 由陽極與陰極兩側(cè)壓差波動造成的燃料電池質(zhì)子交換膜機(jī)械損壞、以及由燃料電池的高電位造成的燃料電池多孔碳紙化學(xué)腐蝕，是限制燃料電池壽命的重要因素； 3. 當(dāng)燃料電池汽車進(jìn)入隧道或者地下車庫等封閉空間時(shí)，由于陽極吹掃而被排出的氫氣會在該密閉空間上方聚集，產(chǎn)生安全隱患； 本成果提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)陽極再循環(huán)和陰極排氣再循環(huán)的燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)的氣體壓力隨動控制、氣體濕度多模式控制和輸出電壓鉗位控制，可精確控制進(jìn)入電堆的氫氣/空氣壓力、總流量、溫度、濕度和氧含量等參數(shù)，具體如下： 1. 燃料電池系統(tǒng)對進(jìn)氣濕度要求較高，只有在最優(yōu)增濕條件下，才能實(shí)現(xiàn)最高輸出效率，為了實(shí)現(xiàn)對進(jìn)氣濕度的控制，目前主要由外部增濕和自增濕兩種系統(tǒng)，前者低濕環(huán)境條件下電堆增濕效果較好；后者取消了外部增濕器，加快了零下低溫條件下電堆暖機(jī)過程。本成果采用陽極+陰極雙循環(huán)系統(tǒng)，在小負(fù)荷工況下，增大陰極循環(huán)程度，充分運(yùn)用陰極生成水對燃料電池進(jìn)氣進(jìn)行加濕；在中高負(fù)荷下降低陰極循環(huán)程度，而增高陽極循環(huán)程度，避免由于進(jìn)氣流量過大引起的陰極循環(huán)泵功率消耗過高的問題。兼顧低濕環(huán)境條件下提高電堆增濕效果與零下低溫條件下電堆暖機(jī)過程，提高電堆效率； 2. 首先，進(jìn)入燃料電池電堆的氣體流量與氣體壓力存在一定耦合關(guān)系，導(dǎo)致陽極與陰極兩側(cè)氣體壓力將隨著燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率變化而變化，由此引起的陽極與陰極兩側(cè)壓差波動會對燃料電池內(nèi)部的質(zhì)子交換膜產(chǎn)生機(jī)械損壞，本成果采用陽極+陰極壓力快速隨動控制，從而降低由壓力波動造成的機(jī)械損壞；此外，在怠速或小負(fù)荷時(shí)，燃料電池的高電位會對燃料電池內(nèi)部的多孔碳紙?jiān)斐苫瘜W(xué)腐蝕，為此，在怠速或小負(fù)荷時(shí)，本成果通過增大陽極循環(huán)程度，降低燃料電池電位，實(shí)現(xiàn)對電壓的鉗位控制，從而降低由高電位引起的化學(xué)腐蝕；綜上所述，本成果通過陽極+陰極壓力快速隨動控制和電壓鉗位控制，延長電堆壽命； 3. 由于氮?dú)夂退臐獠顢U(kuò)散作用，燃料電池陽極側(cè)都會出現(xiàn)氮?dú)饫鄯e和液態(tài)水水淹現(xiàn)象，引起燃料電池性能下降，因此需要定期對陽極側(cè)進(jìn)行吹掃，將累積的液態(tài)水、氮?dú)馀c未反應(yīng)的氫氣一起排出。本成果在陽極出口處增加了燃料電池小面積單片，用于處理尾排氫氣，從而實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)氫氣零排放，保障燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行安全。 燃料電池雙循環(huán)系統(tǒng)02. 應(yīng)用前景 本成果可應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域。03. 知識產(chǎn)權(quán) 本成果涉及9項(xiàng)發(fā)明專利。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主要研究方向新能源汽車動力系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)成員包括歐陽明高、李建秋、楊福源、王賀武、盧蘭光、李希浩、徐梁飛、杜玖玉、韓雪冰、馮旭寧等，課題負(fù)責(zé)人為李建秋，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、中國汽車工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，論文發(fā)表200余篇。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深度參與了中國新能源汽車的戰(zhàn)略規(guī)劃、科技研發(fā)、國際合作、示范考核和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的全過程，培育出多家學(xué)生創(chuàng)業(yè)型高科技企業(yè)，為中國新能源汽車躋身世界先進(jìn)行列作出了重要貢獻(xiàn)。05. 合作方式 技術(shù)許可。06．聯(lián)系方式 郵箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

高壓靜電紡絲技術(shù)是一種自上而下 (top-down) 的納米制造技術(shù), 通過外加電場力克服噴頭毛細(xì)管尖端液滴的液體表面張力和黏彈力而形成射流, 在靜電斥力、庫侖力和表面張力共同作用下，被霧化后的液體射流被高頻彎曲、拉延、分裂，在幾十毫秒內(nèi)被牽伸千萬倍，經(jīng)溶劑揮發(fā)或熔體冷卻在接收端得到納米級纖維。該技術(shù)工藝過程簡單、操控方便、選擇材料范圍廣泛、可控性強(qiáng)、并且可以通過噴頭設(shè)計(jì)制備具有微觀結(jié)構(gòu)特征的納米纖維。 應(yīng)用高壓靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維膜，其表面積大、孔隙率高、并且具有三維立體連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等特征。結(jié)合聚合物基材的使用，電紡納米纖維膜不僅僅可以有針對性地解決難溶藥物溶解度問題，而且可以用于開發(fā)多種藥物的速溶速效給藥系統(tǒng)。可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行各種藥物速效給藥系統(tǒng)的研制與開發(fā)