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進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，電子與信息技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，各類(lèi)微小型便攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼影像設(shè)備等相繼涌現(xiàn)出來(lái)，給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。但是電子產(chǎn)品升級(jí)換代的加快和產(chǎn)品功能的日趨多樣化，對(duì)現(xiàn)有微電源系統(tǒng)（鋰離子電池、鎳氫電池等）性能提出越來(lái)越高的要求，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的電源供需矛盾日益突出，形成所謂的“能量鴻溝”（ Power Gap ）。發(fā)展新的高比能電源系統(tǒng)已不可避免地成為突破下一代便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展瓶頸的緊迫任務(wù)。基于微機(jī)電系統(tǒng)（ MEMS ）技術(shù)的燃料電池微電源系統(tǒng)，因具有高比能、高效率、清潔環(huán)保、使用方便等突出優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。其理論能量密度為現(xiàn)有鋰離子電池 10 倍以上、能量效率可達(dá) 60~70% 、工作過(guò)程零排放、可瞬間完成燃料加注，是面向便攜式電子產(chǎn)品的新一代理想替代電源。

直接甲醇燃料電池（DMFC）由于使用液體甲醇作燃料，電池安全，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，具有很廣闊的商業(yè)化前景。從目前的技術(shù)水平看，DMFC的功率密度比氫氧燃料電池低，因此這類(lèi)電池更適用于小型電器中，如移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦等。美國(guó)能源部認(rèn)為用于發(fā)電站和電動(dòng)汽車(chē)的大型燃料電池，商品化制造成本一定要低于$500/kW，而對(duì)應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的小型燃料電池，其制造成本可允許高達(dá)$2000/kW。與二次電池相比，微型或小型DMFC主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：（a）長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)提供電能；（b）充加燃料方便，它可避免二次電池充電時(shí)間長(zhǎng)、電池記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命短等不便；（c）無(wú)污染、回收處理方便。北京科技大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金委、教育部和國(guó)家863計(jì)劃支持下，開(kāi)展了熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和直接甲醇燃料電池（DMFC）的研究開(kāi)發(fā)工作：（1）Pt基非貴金屬多元合金、Pt基過(guò)渡金屬或稀土金屬氧化物催化劑；(2)甲醇溶液中穩(wěn)定的輕質(zhì)雙極板等材料；(3)催化劑碳載體材料；（4）膜電極及直接醇類(lèi)燃料電池組樣機(jī)。

復(fù)合垃圾衍生燃料制造技術(shù)是開(kāi)發(fā)低成本、高固硫率和防潮抗水型，適用于工業(yè)鍋爐燃用的復(fù)合垃圾衍生燃料，可以適量加入粘結(jié)劑或根據(jù)生物質(zhì)具體性能對(duì)其進(jìn)行生物化學(xué)預(yù)處理以適當(dāng)提高其粘結(jié)力；可將復(fù)合垃圾衍生燃料的灰分、水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、燃料比、粒徑大小、焦渣特性、熱變形特性等調(diào)整到有利于燃燒的最佳值，大幅度降低生產(chǎn)成本，使之發(fā)展成先進(jìn)的高效清潔燃料。 該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是制備出適合我國(guó)現(xiàn)有鍋爐燃燒的新型垃圾衍生燃料。RDF制備過(guò)程中摻入一定量的煤，不僅有利于提高熱值，均勻分配物料，同時(shí)還可以起到助粘的作用；同時(shí)，壓制成型塊燃料，使其具有統(tǒng)一形狀和規(guī)格，易實(shí)現(xiàn)成型時(shí)添加固硫、脫氯劑及催化劑等，再配套合適的燃燒設(shè)備，既有利于高效燃燒又能減少污染。該處理方式，可為國(guó)內(nèi)垃圾提供一條新型資源化解決途徑，這樣既節(jié)省了處理垃圾的處理費(fèi)和供熱燃料費(fèi)，又減少了固體廢棄物。 本研究利用生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行了C-RDF成型制備研究。復(fù)合垃圾衍生燃料爐前成型是指直接使用煤場(chǎng)的動(dòng)力配煤，在不添加或添加少量粘結(jié)劑的條件下，由置于鍋爐旁的成型機(jī)成型后直接下落到爐排上，供鍋爐燃用。 垃圾衍生燃料成型工藝主要分為三個(gè)工序，即原料制備、攪拌成型和固結(jié)干燥。3個(gè)環(huán)節(jié)中重點(diǎn)在于原料制備環(huán)節(jié)。 垃圾衍生燃料之所以能在爐內(nèi)燃燒過(guò)程中取得較散煤好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，是由于燃料個(gè)體形狀規(guī)格，使垃圾衍生燃料層具有均勻分布的空隙率，且其單個(gè)空隙容積較大，有利于可燃?xì)怏w的反應(yīng)。燃料層的空隙率大則通風(fēng)阻力小，有助于降低風(fēng)機(jī)電耗和結(jié)渣程度。 應(yīng)用范圍： 適合我國(guó)現(xiàn)有鍋爐燃燒的新型垃圾衍生燃料。

主要研究?jī)?nèi)容 1、甲醇陽(yáng)極與氧陰極催化劑研究。 2、固體高分子膜防透醇研究。 3、三合一膜電極制備技術(shù)研究。 4、單體電池的設(shè)計(jì)與性能研究。 5、電池組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與8W樣機(jī)研制。技術(shù)指標(biāo) 陽(yáng)極鉑載量≤3mg/cm2，陰極鉑載量≤1mg/cm2；80℃，單體電池比功率≥80mW/cm2；30℃，陰極為常壓空氣，單體電池比功率≥12mW/cm2；8W樣機(jī)正常運(yùn)行40h。產(chǎn)業(yè)化前景

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可廣泛應(yīng)用于無(wú)人飛機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)增程器，該項(xiàng)目以天然氣、汽油和柴油等多種燃料轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象，聚焦缸內(nèi)工作過(guò)程，致力于揭示流動(dòng)和燃燒過(guò)程的發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)混合氣的濃度分布、點(diǎn)火和燃燒的有效控制，以達(dá)到高效清潔燃燒的目的。目前已經(jīng)取得的進(jìn)展包括：國(guó)內(nèi)率先建立了光學(xué)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)計(jì)算模型；國(guó)內(nèi)率先完成了缸內(nèi)流場(chǎng)的PIV（Particle Image Velocimetry）測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了缸內(nèi)渦流的存在并解釋了其產(chǎn)生的原因；通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究工作總結(jié)出了轉(zhuǎn)子

乙醇回收滲透汽化膜是由無(wú)機(jī)材料經(jīng)過(guò)高溫?zé)浦苽涠傻幕橹螌樱谥螌颖砻娼?jīng)過(guò)特殊制備工藝制備而成的致密膜為分離層的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的管式復(fù)合膜，膜表面平整無(wú)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(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以用來(lái)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(lèi)物質(zhì)的富集。

1 成果簡(jiǎn)介 鋅-空氣燃料電池作為一種新型的燃料電池系統(tǒng)，用鋅作能量來(lái)源，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。鋅-空氣燃料電池具有如下特點(diǎn)： 與一般氫空氣燃料電池比，成本低，不需要貴金屬做催化劑； 與一般蓄電池比，不需要充電，可像加油一樣快速補(bǔ)料； 與燃油內(nèi)燃機(jī)比，燃料可再生，鋅發(fā)電后變?yōu)檠趸\可通過(guò)電解得以還原； 環(huán)保安全，放進(jìn)火里也不燃燒。 本研究組已研究開(kāi)發(fā)出 200 瓦的 5 節(jié)燃料電池堆，其電流密度指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，證明了設(shè)計(jì)方案的可行性。利用該技術(shù)方案，依據(jù)功率需求可開(kāi)發(fā)大小不等的鋅-空氣燃料電池系統(tǒng)。為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，接下來(lái)需要做的工作是設(shè)計(jì)產(chǎn)品構(gòu)型、完善整體集成。 2013_8_1 上圖 用于方案驗(yàn)證的鋅-空氣燃料電池系統(tǒng) 2 應(yīng)用說(shuō)明 鋅-空氣燃料電池可做軍用電源，具有補(bǔ)充能量快、安全的優(yōu)勢(shì)；可配合風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的大型儲(chǔ)能-發(fā)電裝置，為電網(wǎng)調(diào)峰補(bǔ)谷，具有安全、成本低優(yōu)勢(shì)；可作為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電源，具有安全、價(jià)廉、不需要充電、續(xù)駛里程長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。 3 效益分析 量產(chǎn)的鋅-空氣燃料電池系統(tǒng)，制造成本與鉛酸蓄電池相當(dāng)，而使用壽命更長(zhǎng)。 4 合作方式 聯(lián)合開(kāi)發(fā)。

粉煤灰基免燒免蒸磚是一種新型的建筑材料，它利用粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，以減水劑、緩凝劑等添加劑作為輔助材料，通過(guò)一定的工藝方法進(jìn)行加工制作，從而生產(chǎn)出具有一定強(qiáng)度和耐久性的磚塊，以取代傳統(tǒng)的燒制成型的磚塊。這種不經(jīng)高溫煅燒而制造的一種新型磚類(lèi)建筑材料對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，在減少自然資源消耗的同時(shí)，有效的減少工業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。在建筑材料市場(chǎng)，粉煤灰基免燒免蒸磚由于其環(huán)保特性，并且在施工過(guò)程中具有一定的便利性和經(jīng)濟(jì)性，從而具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這種新型材料具有綠色環(huán)保、高強(qiáng)度、輕質(zhì)等特點(diǎn)，是磚類(lèi)建材領(lǐng)域?qū)腆w廢棄物資源化利用的理想應(yīng)用方向。 技術(shù)特點(diǎn) 環(huán)保：粉煤灰基免燒免蒸磚以粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，可以減少對(duì)自然資源的消耗，使工業(yè)廢棄物得到有效利用，有利于環(huán)境保護(hù)。 高強(qiáng)度：采用特定工藝進(jìn)行加工處理，使得粉煤灰基免燒免蒸磚具有一定的抗壓強(qiáng)度和耐久性，通過(guò)對(duì)工藝配比的調(diào)控，可以制備出滿(mǎn)足不同需求的磚體，其28天強(qiáng)度為30-60 MPa。 輕質(zhì)：相較傳統(tǒng)的磚體材料而言，粉煤灰基免燒免蒸磚具有較輕的重量有利于施工和運(yùn)輸。 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單：不需要進(jìn)行復(fù)雜工業(yè)合成，只需將不同粉體進(jìn)行充分混合，然后制作成型。生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單易使用，可以在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備條件先進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。 安全：在實(shí)際生產(chǎn)操作中不需要使用高濃度氫氧化鈉溶液進(jìn)行活化，降低了施工人員的危險(xiǎn)。

該技術(shù)采用共沉積+剝離+破碎法制備非晶合金粉末，擺脫了水霧法對(duì)非晶成形能力的限制，適用于可以與鐵、鈷、鎳一起共沉積元素合金體系非晶合金粉末的生產(chǎn)。該粉末適合用于磁性材料、催化劑等領(lǐng)域。 該成果已申請(qǐng)一系列（鎳基、鐵基、鈷基的非晶電鍍，非晶粉末，催化電極等）發(fā)明專(zhuān)利，已有部分取得授權(quán)。

本發(fā)明公開(kāi)一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)避免燃料虧空的控制方法，包括：在系統(tǒng)為跟蹤外部負(fù)載實(shí)現(xiàn)功率上升切換的過(guò)程中，通過(guò)仿真分析，在設(shè)定不同延遲時(shí)間的條件下，獲得相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)功率上升速率，使得系統(tǒng)既滿(mǎn)足快速負(fù)載跟蹤能力，又不導(dǎo)致燃料虧空問(wèn)題；基于模型預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)了功率參考軌跡，并結(jié)合功率參考軌跡，使系統(tǒng)的功率輸出值能夠快速、平滑地跟蹤到目標(biāo)約束軌跡，實(shí)現(xiàn)SOFC 獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)快速、安全負(fù)載跟蹤的目標(biāo)。本發(fā)明在系統(tǒng)功率