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燃料电池催化剂
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高和环境友好等优点， 是电动汽车的理想动力源。但燃料电池电动汽车(FCV)的商业化，必须解决基 于碳载钳(Pt/C)催化剂FCV的高成本问题。
自2009年美国科学家在Science杂志报道氮参杂碳纳米管(NC)具有潜在 的氧还原(0RR)催化活性以来，化学家与材料科学家一直在探寻如何进一步 提高NC材料的0RR催化活性的方法，以代替目前燃料电池发动机中的Pt/C催化剂。因此，我们的研究团队基于氮参杂石墨烯(NG)材料，在国际上首次通过 “NG分子结构一NG电导率一0RR催化活性”的关联，找到了该科学难题的突破 点.我们在分子结构模拟的基础上，认识到三种氮参杂NG材料中，既唳型和既 咯型具有二维平面结构，使NG保持了石墨烯原有的平面共辗大兀键结构，具 有良好的导电性，因而具有优异的0RR催化活性；而丁基型NG为三维空间不 平整结构，破坏了石墨烯原有的二维平面共巍大e键结构，导电性差，因而0RR 催化活性低。因此，有效的氮参杂应以唬唳型和唬咯型为主，尽可能减少甚至 杜绝丁基型NG的形成。我们利用层状材料(LM)的层间限域效应，通过调制LM 层间距，在LM层间插入苯胺单体，层间聚合，然后热解的方法，获得平面氮参杂 达90%以上的NG材料。其催化0RR的半波电位仅比Pt/C催化剂落后60mV,是传 统方法下获得的NG材料0RR催化活性的54倍，以该材料为正极催化剂的质子 交换膜燃料电池的输出功率达580mW/cm ,与Pt/C催化剂的0RR活性处于同一 个数量级，为世界领先水平。我们开发的此类新型NG材料已经具备了在燃料 电池发动机中完全替代Pt/C催化剂的可能性。LM层间近乎封闭的扁平反应空间 不仅克服了传统开放体系下合成的NG以丁基型为主，导电性差，活性低的弊病， 而且也克服了开放体系下因掺N效率低而导致合成NG成本高的问题。该研究成 果意味着，长期困扰燃料电池实用化的高成本问题将不再是瓶颈问题。
重庆大学
2021-04-11
盐溶液体系中纯净态聚电解质的制备新技术
项目简介本项目创新点在于首次在纯盐溶液的均相介质中采用等离子体引发技术完成自由基的聚合反应，同时让亲水性聚电解质产物与盐溶液介质相分离，从而解决了亲水性聚电解质在制备过程中直接提纯分离的科学问题，最终获得直接合成纯净态亲水性聚电解质的新技术。该项目技术成果经过河北省科技厅组织的专家鉴定，其技术水平达到国际先进。项目该技术成果已经在贵州六盘水煤矿煤泥厂、四川攀枝花煤矿煤泥厂等单位应用一年，均取得了良好的经济效益。二、市场前景纯净态聚电解质具有分子量分布窄，电荷聚集密度高等分子结构优势，特别适合于洗煤污水净化，处理后中水完全达到循环应用，处理成本仅为0.15～0.25元/方污水，对于高浓度煤泥脱水也具有很好的应用效果。该产品在洗煤场具有很好的推广应用前景，不仅符合国家环境保护政策，同时通过节约洗煤用水和提高精煤回收率，给企业带来良好的经济效益和社会效益。三、规模与投资按照月生产50吨产品计算，需要投资10万元固定资产和100万元流动资金。四、生产设备反应精混设备一套。五、效益分析应用本技术生产的产品税前利润为1500～1800元/吨。六、合作方式考虑到等离子体引发技术的复杂性，该项目技术合作主要在合成中间体的基础上，进一步深化反应、调和配方与应用方面。项目负责人：黎钢联系电话： 022-60202443
河北工业大学
2021-04-11
基因重组菌淀粉质原料生料发酵产燃料酒精技术
研发阶段/n内容简介：本技术主要研究了：菌种的选育：对酵母进行复合诱变，筛选出菌株，利用原生质体融合技术得到遗传性能稳定具有两亲株特性-能直接利用生料、酒精高产且耐高温的融合子。发酵的工艺条件：确定了原材料粉碎方式、调浆温度、接种量和料液比，优化了发酵条件。产蛋白饲料的工艺路线：确定了酒精糟固态发酵生产蛋白饲料工艺流程，优化了蛋白饲料发酵工艺条件。在中试放大试验中，确定了生料发酵工艺流程，优化了生料发酵工艺条件。本项目研究成果经湖北省科技厅鉴定为国内领先水平。技术指标：淀粉转化率：92.1％；酒精度
湖北工业大学
2021-01-12
高效、节能、环保的重质燃料油乳化生产技术
Ø 重油作为工业生产的基本燃料，广泛应用于工业生产的各个领域。目前，我国每年用作燃料的重油在4000万吨以上，节约使用重油，有着重要的节能意义。改善重油的燃烧状态，使重油在炉内充分燃烧，是节约使用重油的关键。使用乳化重油改善重油燃烧时的雾化状态，从而达到节油的目的，已成为国内外专家的普遍共识，并得到了科学的验证。生产高效、节能和环保的乳化重质燃料的关键技术在于重油乳化剂的选择，该项目的技术人员在分析总结国内外多种重油乳化剂、添加剂配方的基础上，采用计算机均匀设计原理开发的重油乳化剂具有以下
北京理工大学
2021-01-12
固体氧化物燃料电池相转换流延法制备技术
成果创新点 应用于分布式能源 1.开发的相转化流延技术制备的直孔新型阳极，可有 效提升 SOFC 电池性能且降低电池制备成本 50&，同时此电 池制备技术还易于扩展到其它种类电池电极的制备中； 2.结合叠压法制备的 5x5 和 10x10（cm）单电池性能稳 定，650 度功率超过 600mW/cm2@0.7V, 已给国内多家单位 供货。 技术成熟度 小试中试阶段
中国科学技术大学
2021-04-14
固体氧化物燃料电池相转换流延法制备技术
1.开发的相转化流延技术制备的直孔新型阳极，可有效提升 SOFC 电池性能且降低电池制备成本 50&，同时此电池制备技术还易于扩展到其它种类电池电极的制备中；
2.结合叠压法制备的 5x5 和 10x10（cm）单电池性能稳定，650 度功率超过 600mW/cm2@0.7V, 已给国内多家单位供货
中国科学技术大学
2023-05-17
可净化有机废水并发电的微生物燃料电池技术
本项目以有机废水为燃料，综合环境工程、电化学、生物工程等交叉学科知识，在详细、深入开展单体微生物燃料电池产电性能基础上，通过选择不同的阴阳极材料，控制阳极室的不同工艺参数以及采用生物学手段提高微生物燃料电池的产电性能，实现了微生物燃料电池堆的优化组合。目前该技术已达到小批量样机生产的实用要求。该技术可用于一切需要进行有机废水处理的领域，主要包括产生高浓度废水的工业（例如处理畜牧场或者食品加工厂的废水等），在远离人群的驻地、工作站、舰船及极端条件下的封闭和半封闭系统中也具有很好的应用前景。
北京航空航天大学
2021-04-13
醇基燃料高性能引射式自适应配风燃烧技术
本成果属于能源与动力工程技术领域，涉及节能、燃烧、传热学、热力 学、环境保护等等多个相关学科。
成果针对醇基燃料工业燃烧过程中存在积碳堵塞气化管道、燃烧效率 低、燃烧稳定性差、醇基燃料工业燃烧技术及装置不成熟等问题，创新研发了 60-350kW额定功率下负荷大范围变动（25%-120%）醇基燃料引射式自适应配风 燃烧技术：
① 首次开发了醇基燃料引射式自适应配风技术，获得了负荷大范围变动下引 射式自适应配风技术、关键工艺参数，燃烧中能根据热负荷大小自动调节燃烧所 需的配风量，实现燃料完全燃烧；
② 成功首创了低于醇基燃料析碳温度条件下促使其气化的恒温实时预气化 技术，能够在燃烧器的功率调节范围内，实现醇基燃料完全气化，且未见过热积
'③基于自主研发的醇基燃料引射式自适应配风技术、液体燃料无析碳恒温气 化技术，首创了具有自主知识产权的醇基燃料高性能引射式自适应配风燃烧技术, 解决了负荷大范围变化（25%-120%）时的自适应配风、无析碳实时气化、气化管 道堵塞、燃烧效率低、燃烧稳定性差、污染物排放较高等难题，燃烧效率达99. 9% 以上，且完全燃烧后，无粉尘排放，主要污染物排放（CxHy<lppm, C0<lppm, N0x<10ppm）远低于国家标准；
④应用本研究成果提出了适合于中小型燃煤、燃油工业炉的燃烧系统与装置, 并进行了工业应用，可将现有燃煤熔炼炉等中小型工业炉的热效率由25%-30%提 高至80%以上。
重庆大学
2021-04-11
基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术
针对我国污泥高含砂、高含固等特点，对我国低有机质污泥尤其是高含固（TS>10%）污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究，从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面，特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作，突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究，为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。 提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术，突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件，技术成果形成成套化装备，并在示范工程中得到应用转化与运行优化；突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术，对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发，技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1）提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术，并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合，形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术，开发具有完全自主知识产权的技术，并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用； 阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征，基于有机质的定向转化，进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发，进一步提升甲烷产率和降解率，为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究，在技术层面，从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手，开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术，确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件；在工艺层面，从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手，开发高效厌氧消化工艺流程，开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备，提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数，在此基础上，形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术，并进行工程示范；进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1）预期的经济效益 热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强污泥产期效率，降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2）预期的社会效益 热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强对污泥的处理处置能力，有效缓解污泥处理处置压力，进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。
同济大学
2021-04-11
有机官能化系列笼型倍半硅氧烷纳米材料制备技术
该技术通过分子设计和环境友好的水解反应，利用顶角-戴帽法和官能团剪裁等手段制备带有多种可反应性基团的中空笼型纳米材料。材料具有质轻、透气、超低介电常数、耐热、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，体现了不同于传统纳米材料的优点，与聚合物有非常好的相容性和分散性。这类有机－无机杂化材料实现了将有机材料的耐热性能和高强度与有机高分子材料的加工工艺简单完美结合的目的。 笼型倍半硅氧烷与高分子聚合物的相容性良好，基本可以达到分子级均匀分散，这是普通无机填料无法达到的，得益于笼型倍半硅氧烷分子具有有机部分，既使在惰性基团取代笼型倍半硅氧烷中也可以与有机基体实现良好的相容行为。同时，材料的耐热性能指标（如玻璃化转变温度，5%质量损失热降解温度）均有大幅度提高，这是因为笼型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了优异的抵抗热冲击性能，此外，还可以利用多官能化笼型倍半硅氧烷进行交联反应实现三维交联结构，以进一步提高耐温性能。另外，笼型倍半硅氧烷可以作为各种催化剂和其他功能性材料的载体，在拓宽这些功能材料使用温度的同时提高其某些性能，如提高电致发光材料的发光效率和发光纯度，提高催化剂的催化效率和选择性。 可以预见，随着各个交叉学科领域的不断扩展，笼型倍半硅氧烷作为典型的有机-无机杂化材料的优异性能将会引起人们越来越浓厚的研究兴趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根据官能团不同，可溶解于有机溶剂或水；颜色：白色；耐热性：热分解温度在250℃以上。可用于耐高温材料、航空航天材料、复合材料、超低介电材料、塑料及纤维改性、功能高分子材料、特种涂料、生物材料等制备。在高附加值材料领域，应用前景广阔。项目投资300～400万。
北京化工大学
2021-02-01