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乙醇回收滲透汽化膜是由無機材料經(jīng)過高溫燒制制備而成的基膜為支撐層，在支撐層表面經(jīng)過特殊制備工藝制備而成的致密膜為分離層的非對稱結(jié)構(gòu)的管式復(fù)合膜，膜表面平整無缺陷，膜層厚度均勻；分離膜與基膜結(jié)合完好，具有抗污能強，使用壽命長的特點，可以用來富集低濃度的含醇溶液的富集。主要應(yīng)用方向有：燃料乙醇發(fā)酵液、丁醇發(fā)酵液、低濃度含醇溶液中的醇類物質(zhì)的富集。

應(yīng)用的最廣的質(zhì)子交換膜是由美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜，Nafion膜高的甲醇滲透率導(dǎo)致甲醇燃料電池的性能下降，針對這個問題我們以PBI為基體，通過添加兩親性修飾的PAMAM樹枝狀大分子（ZC-PAMAM），制備了復(fù)合型質(zhì)子交換膜，與Nafion相比，PBI/ZC-AMAM復(fù)合膜在保持較高電導(dǎo)率的同時，甲醇滲透率下降了一個數(shù)量級，具有很好的應(yīng)用前景。

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(xué)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(dǎo): >40S/cm22）拉伸強度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/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(xué)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(dǎo)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 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

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。

"燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將外界供給的反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)能用電化學(xué)的方式直接轉(zhuǎn)換成電能。 氫燃料電池是以氫氣為燃料、固體導(dǎo)電膜為電解質(zhì)的燃料電池，有時直接稱為質(zhì)子交換膜燃料電池。燃料電池是一個發(fā)電系統(tǒng)，由電堆和輔助系統(tǒng)組成，其中電堆由膜電極和雙極板組成，膜電極由催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層組成。 本項目不僅具有燃料電池系統(tǒng)集成技術(shù)，還具備包括催化劑、膜電極等的核心材料技術(shù)。產(chǎn)品可以應(yīng)用于燃料電池汽車、固定式與便攜式電源等。 燃料電池汽車因其具有零排放、效率高、燃料來源多元化、能源可再生等優(yōu)勢被認為是未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展重要方向，是解決全球能源問題、環(huán)境污染問題、氣候變化理想方案。 本項目符合國務(wù)院于2015年5月8日發(fā)布的《中國制造2025》中對燃料電池發(fā)展目標的要求；滿足財政部、科技部、工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委于2016年12月29日聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》中對燃料電池汽車所享受的國家補貼的要求。"

北京耐爾得研發(fā)的NELD-CMC801型水泥膠砂試件恒溫養(yǎng)護水槽是根據(jù)國標GB/T17671-1999，ISO679-1999的要求對水泥砂漿試體進行水養(yǎng)護，保證試件在20℃±1℃的溫度范圍內(nèi)養(yǎng)護。本品采用304不銹鋼材質(zhì)，箱體安裝保溫材料，智能微處理儀表，溫度測量精確，控時準確，用戶可以自由設(shè)置養(yǎng)護用水的循環(huán)時間，養(yǎng)護溫度等。箱內(nèi)溫度恒定速度快，養(yǎng)護水循環(huán)穩(wěn)定，雙過濾系統(tǒng)，可以用于水泥、膠砂、混凝土水養(yǎng)護。

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的前提下，實現(xiàn)最優(yōu)增濕效果，是燃料電池系統(tǒng)設(shè)計的一個挑戰(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. 當燃料電池汽車進入隧道或者地下車庫等封閉空間時，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，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)對進氣濕度要求較高，只有在最優(yōu)增濕條件下，才能實現(xiàn)最高輸出效率，為了實現(xiàn)對進氣濕度的控制，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過程。本成果采用陽極+陰極雙循環(huán)系統(tǒng)，在小負荷工況下，增大陰極循環(huán)程度，充分運用陰極生成水對燃料電池進氣進行加濕；在中高負荷下降低陰極循環(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過程，提高電堆效率； 2. 首先，進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械損壞；此外，在怠速或小負荷時，燃料電池的高電位會對燃料電池內(nèi)部的多孔碳紙造成化學(xué)腐蝕，為此，在怠速或小負荷時，本成果通過增大陽極循環(huán)程度，降低燃料電池電位，實現(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. 由于氮氣和水的濃差擴散作用，燃料電池陽極側(cè)都會出現(xiàn)氮氣累積和液態(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)進行吹掃，將累積的液態(tài)水、氮氣與未反應(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項發(fā)明專利。04. 團隊介紹 項目團隊主要研究方向新能源汽車動力系統(tǒng)，團隊成員包括歐陽明高、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，課題負責人為李建秋，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎兩項，北京市科學(xué)技術(shù)一等獎一項、中國汽車工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎一項，論文發(fā)表200余篇。項目團隊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行列作出了重要貢獻。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)明公開了一種燃料電池膜電極組件的復(fù)合方法及其裝置。該復(fù)合方法，通過機器視覺技術(shù)測定 GDL 偏角，催化劑層偏角，根據(jù)角度差值引導(dǎo)機械手對 GDL 旋轉(zhuǎn)糾偏。糾偏完成后測定和計算 GDL兩條邊緣的交點坐標距離 GDL 采圖相機視野中心的 X 和 Y 向偏差，測定和計算催化劑層兩條邊緣的交點坐標距離催化劑層采圖相機視野中心的 X 和 Y 向偏差，并結(jié)合兩個相機的機械安裝位置，計算出 GDL與催化劑層的位置綜合偏差，該綜合偏差用于引導(dǎo)機械手將 GDL 與催化劑層精確復(fù)合。

1 成果簡介作為一種清潔、高效的能量轉(zhuǎn)換裝置， 質(zhì)子交換膜燃料電池的理論比能量高達32940Wh/kg（ 在地面上使用時可不計空氣的質(zhì)量），是各種電化學(xué)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。現(xiàn)在世界各國正在加速其在民用領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。 利用質(zhì)子交換膜燃料電池國產(chǎn)關(guān)鍵原材料，創(chuàng)新膜電極制備方法（“熱定型” CCM 制備法）和優(yōu)化制備工藝，開發(fā)出了高性能、大面積的國產(chǎn)材料膜電極批量制備技術(shù)。并在模塊化燃料電池設(shè)計和計算機模擬仿真的基礎(chǔ)上，研制出了空冷、自增濕式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機。該成果獲得全國第十九屆發(fā)明展覽會發(fā)明金獎。空冷、自增濕式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機，主要由燃料電池、供氣軸流風扇、陽極間歇式排氣電磁閥、 DC/DC 穩(wěn)壓器和控制電路板等組成，燃料電池采用陰極與大氣貫通的開 放設(shè)計和高效的自增濕專利技術(shù)，能實現(xiàn)寬功率范圍的自增濕發(fā)電。在電化學(xué)發(fā)電過程中，無需進行復(fù)雜的熱管理和對反應(yīng)氣體進行預(yù)加濕，大大地減化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)比功率（ 265W/kg、 211W/L），并降低了成本，是一種實用性很強的新能源發(fā)電機。該發(fā)電機采用普氫燃料，發(fā)電效率可達到 50%以上，功率密度可達到 300mW/cm2 以上，無污染。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 燃料電池發(fā)電機技術(shù)指標： 上圖： 1.3 千瓦 空冷、自增濕式燃料電池發(fā)電機 (43 cells)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，燃料電池備用電源和燃料電池家用電站正在開始商業(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)化主要問題是成本較高（采用進口材料成本昂貴）， 而本項目采用“ 863” 計劃“ 全國產(chǎn)材料燃料電池發(fā)電機” 成果，利用國產(chǎn)原材料制備燃料電池電堆，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 應(yīng)用說明本項目屬新能源發(fā)電機領(lǐng)域。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應(yīng)用前景。4 效益分析目前，質(zhì)子交換膜燃料電池的先進制造水平為：電極催化劑載量為 0.5 毫克/平方厘米（電極）左右，電極性能可以在常壓空氣條件下達到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生產(chǎn)的情況下， 1 千瓦的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆僅需要使用約 2 克的 Pt 催化劑、 0.2 平方米的質(zhì)子交換膜、 0.4 平方米的碳紙擴散層和約 0.24 平方米模壓雙極板。考慮國產(chǎn)燃料電池材料的批量生產(chǎn)，估計能實現(xiàn)的經(jīng)濟指標： 1500 元/平方米（質(zhì)子交換膜）、催化劑 400 元/克（ Pt）、 300 元/平方米（碳紙）、 600 元/平方米（模壓石墨板）。 1 千瓦全國產(chǎn)材料燃料電池堆的關(guān)鍵材料成本可控制在 1500 元以下，這與目前進口材料燃料電池 26000 元/千瓦的成本相比， 國產(chǎn)材料燃料電池堆具有十分誘人的前景，這一批量生產(chǎn)的經(jīng)濟指標已經(jīng)遠遠低于電站成本要求 8000 元/千瓦，距離交通動力 500 元/千瓦的產(chǎn)業(yè)化目標也為時不遠。

本發(fā)明公開了一種燃料電池膜電極組件的層合裝置，包括：分別沿著不同輸送路徑輸送兩組復(fù)合膜層的第一和第二輸送機構(gòu)，對兩組復(fù)合膜層執(zhí)行層合處理的層合機構(gòu)，對層合后膜層執(zhí)行對齊檢測的對齊檢測機構(gòu)，以及對齊調(diào)整單元；其中第一、第二輸送機構(gòu)分別用于輸送對應(yīng)模切有多個模切框的第一、第二復(fù)合膜層；對齊檢測機構(gòu)用于對層合后膜層采集其模切框圖像；對齊調(diào)整單元根據(jù)對齊檢測機構(gòu)所獲得的模切框圖像，計算其間距值并相應(yīng)調(diào)整第二輸送機構(gòu)的輸送調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)兩組復(fù)合膜層的對齊及層合。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的層合方法。通過本發(fā)明，可以使