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近年來，環(huán)境污染問題嚴(yán)重，石油等不可再生資源日趨匱乏，探求汽車新的動(dòng)力源已經(jīng)成為世界汽車領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，燃料電池汽車作為一種新型節(jié)能汽車備受關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池作為第四代燃料電池技術(shù)，不但突破卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，而且排放污染少，對(duì)環(huán)境極其友好。部分汽車企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行小規(guī)模的 PEMFC 汽車試運(yùn)行和小批量投產(chǎn)，加快了其商用進(jìn)程。 燃料電池裝置作為燃料電池汽車的動(dòng)力裝置，是整個(gè)裝配體中最重要的部件，如何對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）進(jìn)行有效

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(dòng)、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(duì)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(dòng)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(huì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)會(huì)對(duì)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(dòng)控制，從而降低由壓力波動(dòng)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(huì)對(duì)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(duì)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(dòng)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(huì)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(duì)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(shí)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(dòng)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

本發(fā)明公開了一種平板式固體氧化物燃料電池，包括依次緊密 接觸的陰極層、電解質(zhì)層、陽極功能層以及支撐體層，所述支撐體層 背向所述陽極功能層一側(cè)設(shè)置有氣體通道，其特征在于，所述支撐層 成分包括 NiO、Fe2O3 和 NiTiO3，所述燃料電池在工作過程中，所述 NiO-Fe2O3 還原成 Ni-Fe 合金，NiTiO3 還原成 Ni 和 TiO2，TiO2 顆粒 均勻的分布在 Ni-Fe 合金骨架上。按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的平板式固體氧化

本發(fā)明公開了一種基于絕熱燃燒條件的生物質(zhì)微米燃料高溫清潔燃燒方法，包括：(a)將生物質(zhì)微米燃料以全密封的形式予以灌裝裝卸和運(yùn)輸，并管路輸送至工業(yè)窯爐；(b)將生物質(zhì)微米燃料與空氣進(jìn)行預(yù)混以形成粉塵云的流態(tài)形式；(c)將預(yù)混后的流態(tài)粉塵云向經(jīng)由燃料噴管噴入設(shè)置在窯爐中的絕熱燃燒室，由此在此相對(duì)封閉的儲(chǔ)熱空間將能量密度相對(duì)低的生物質(zhì)燃料的能量聚積在其中，并執(zhí)行超高溫燃燒；(d)在燃燒過程中，向絕熱燃燒室補(bǔ)水蒸汽。通過本發(fā)明，能夠獲得高達(dá) 1500℃以上的燃燒溫度，滿足多種工業(yè)或民用窯爐的加熱要求，同時(shí)與

近年來，環(huán)境污染問題嚴(yán)重，石油等不可再生資源日趨匱乏，探求汽車新的動(dòng)力源已經(jīng)成為世界汽車領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，燃料電池汽車作為一種新型節(jié)能汽車備受關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池作為第四代燃料電池技術(shù)，不但突破卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，而且排放污染少，對(duì)環(huán)境極其友好。部分汽車企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行小規(guī)模的PEMFC汽車試運(yùn)行和小批量投產(chǎn)，加快了其商用進(jìn)程。 燃料電池裝置作為燃料電池汽車的動(dòng)力裝置，是整個(gè)裝配體中最重要的部件，如何對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）進(jìn)行有效的熱管理，對(duì)其工作效率、使用壽命和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有著極其重要的意義。 通過對(duì)燃料電池的熱分析，與上汽合作搭建起36kW的Plug-in燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。 借助試驗(yàn)平臺(tái)，可以對(duì)電堆進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，并且可以分析電堆的輸出的功率，極限功率，及功率調(diào)節(jié)特性等動(dòng)力數(shù)據(jù)；還可以分析電堆的散熱性能，以及散熱效果對(duì)電堆的功率影響等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明公開了一種工業(yè)窯爐替代燃料高效減污降碳系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯和氣化爐，在氣化爐的進(jìn)料口設(shè)有替代燃料預(yù)處理組件，利用替代燃料預(yù)處理組件對(duì)替代燃料進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理之后的替代燃料，極大的提高了替代燃料的燃燒效率，減少污染物排放，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而提高了替代燃料的利用率；同時(shí)設(shè)置二氧化碳捕集裝置，利用二氧化碳捕集裝置捕集二氧化碳，將高溫?zé)煔猱?dāng)中的二氧化碳捕捉分離出來，使得沿?zé)焽枧懦龅臒煔猱?dāng)中二氧化碳的含量大幅降低，進(jìn)而使得煙氣中剩余的二氧化碳的濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中的替代燃料未經(jīng)預(yù)處理，利用率低下，并且忽視了碳氧化合物的有效處理，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染的技術(shù)問題。

項(xiàng)目成果/簡介:如何快速、有效的提高煤層透氣性，并長時(shí)間的保持增透技術(shù)產(chǎn)生的大量裂隙，進(jìn)而有效的、長時(shí)間的提高和保持煤層的高透氣性，是目前煤層氣開采領(lǐng)域的主要研究方向之一。實(shí)踐已經(jīng)證明，兩淮礦區(qū)利用地面鉆井的方法預(yù)抽未采動(dòng)煤層瓦斯的嘗試均未達(dá)到預(yù)期效果。因此，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，在兩淮礦區(qū)直接從地面開采未采動(dòng)煤層瓦斯難以實(shí)施。

如何快速、有效的提高煤層透氣性，并長時(shí)間的保持增透技術(shù)產(chǎn) 生的大量裂隙，進(jìn)而有效的、長時(shí)間的提高和保持煤層的高透氣性， 是目前煤層氣開采領(lǐng)域的主要研究方向之一。實(shí)踐已經(jīng)證明，兩淮礦區(qū)利用地面鉆井的方法預(yù)抽未采動(dòng)煤層瓦斯的嘗試均未達(dá)到預(yù)期效 果。因此，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，在兩淮礦區(qū)直接從地面開采未采動(dòng)煤 層瓦斯難以實(shí)施。

針對(duì)留巷困難、鉆孔易破壞、瓦斯 抽采效果差等技術(shù)難題，提出深井煤層 群首采工作面外錯(cuò)高抽巷Y型通風(fēng)方法， 有效解決高地壓礦井長距離留巷維護(hù)困 難的問題；提出讓壓型單層套管護(hù)孔結(jié) 構(gòu)、施工工藝和布置方法，實(shí)現(xiàn)外錯(cuò)高 抽巷內(nèi)抽采鉆孔高效穩(wěn)定抽采采動(dòng)卸壓 瓦斯；建立一面三巷、一巷多用、聯(lián)合 治理、無煤柱開采的瓦斯治理新模式， 實(shí)現(xiàn)了深井低透氣性高瓦斯煤層群的煤 與瓦斯安全高效共采。