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氢氧燃料电池阴极催化剂设计
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学与材料科学学院的曾杰教授团队和国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，通过精准的氧化刻蚀，调控钯铂合金的形貌和组分，设计并构筑出了超立方体框架结构催化剂，其在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”为题发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。该研究团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子的去除和余下钯原子与铂原子的重排，得到钯铂合金超立方体框架结构（图 1）。此外，通过调节初始立方体中钯、铂两种元素的比例，还可以得到八足体和立方框架结构。在氢氧燃料电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性分别达到了商用铂碳催化剂的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方体结构催化剂还表现出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。这种新的超立方体框架催化剂设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新的思路。
中国科学技术大学
2021-04-13
耦合储氢单元的燃料电池电源
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置， 燃料电池是各种电化学电池体系中的理论比能量“ 绝对冠军”， 而且功率密度高、电流密度大， 是最先进的能量转换技术之一。燃料电池在发电过程中，除了提供电能以外，还会产生废热。所以传统燃料电池电堆中，单片燃料电池之间通常设有冷却板，需要采用大流量的空气或者冷却水来为燃料电池散热。而燃料电池工作时需要氢气作为燃料，如果以储氢合金作为氢源，则储氢合金在释放氢气时会吸收热量。 本成果将燃料电池与储氢单元进行结构的耦合，可利用储氢合金来部分吸收燃料电池发电时产生的废热，既解决了燃料电池水管理和热管理的难题，又能解决储氢单元放氢稳定性的问题，还能降低燃料电池系统寄生功率，提高系统的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料电池的性能参数。本成果耦合型质子交换膜燃料电池解决了质子交换膜燃料电池的水热管理问题，能够使燃料电池系统结构更加紧凑，能量密度和功率密度更高。 上图 耦合燃料电池的内部结构及外部结构图2 应用说明经过近十年来的电动汽车、分布式电站、电源等领域的广泛示范应用（燃料电池已经在航天、军事上得到应用，燃料电池家用电源已经在日本产业化），质子交换膜燃料电池技术的成熟度已经逐渐被用户所接受。目前，其商业化主要问题是价格较高（采用进口材料成本昂贵），而本项目利用国产原材料制备燃料电池电源，燃料电池材料供应不仅有安全保障，而且还有低成本优势，可望克服燃料电池高成本的商业化障碍。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而且各行各业对新型电源的需求比较迫切，因此本成果具有较大的推广空间。 如批量生产， 本电源价格每台约 1500 元/千瓦。 来自政府的资金补助以及军事、工业、新能源等应用领域的直接采购是使燃料电池电源商业化逐渐兴盛的主因。据美国市场研究机构 Pike Research 估计， 2016 年市场上的主力燃料电池产品功率将在 100W~2kW 之间，用于替代部分铅酸电池和柴汽油发电机，主要应用于船舶、 专用车、无人载具、 战场支持系统、 备用电源、 应急电源等。
清华大学
2021-04-13
燃料电池堆膜电极检测仪
1 成果简介燃料电池应用于军事、汽车、移动设备和家庭等领域。对于新生产的燃料电池堆，或在用的燃料电池堆，常需要了解电池堆内各节燃料电池的一致性和膜电极情况，但是国内外一直缺少检测燃料电池堆膜电极的技术和测量装置。 课题组研究出一种可方便检测燃料电池堆膜电极状况参数的方法和仪器。该测量仪具有如下功能和特点：可同步测量膜电极的催化剂有效活性面积、双电层电容、氢渗透电流和阻抗；数据自动采样，结果自动处理；可用于测量燃料电池单体和燃料电池堆，解决了以往即使检测燃料电池单体膜电极也需要多台测试仪器的问题，填补了燃料电池堆膜电极检测仪器的空白。测量仪可用于科研中对燃料电池内部不一致性的检查和原因辨析，可用于对各种场合的燃料电池堆进行现场检查和老化诊断，可用作燃料电池堆初装过程中的成组选配检测工具。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的仪器，具有较大的推广使用空间。测量仪包括硬件部分和软件部分。研究组已开发出测量仪的初级版，参见下图。初级版的测试软件基于 Labview 编写，界面简单易操作，通过配合电脑完成测量。研究组现在正进行开发测量仪器的升级版，期望其能够脱离电脑单独测量，更美观，更实用。 上图 初级版电池堆膜电极检测仪2 应用说明研究组应用该方法和测量仪进行了多次测量和研究，成果在国际国内会议的宣传推广中得到了许多同行的好评，并表示有购买意向。
清华大学
2021-04-13
燃料电池关键材料和组装工艺
燃料电池技术应用的关键在与新材料的开发，基于材料的优化得到更好的燃料电池产电输出性能。项目团队基于固态离子理论，设计了一系列燃料电池电极新材料及新结构，以提高电池输出性能为目的，开发了一系列高性能的阳极功能材料，阴极层材料与新结构。项目取得完整知识产权，申请发明专利15件，授权发明专利8件。
南京工业大学
2021-01-12
新型环保水性环氧重防腐涂料
重防腐涂料作为国民经济重要领域的主要工程材料，它涉及到交通运输、石油化工、电力、海洋工程、建筑工程等部门，关系到它们的质量与附加值；同时又为海洋开发和新能源配套、航空航天、战舰、国防工业等高科技产业的发展奠定基础，所以国际上已将重防腐涂料发展水平高低作为衡量涂料工业先进程度的标准。且在国家大力发展环保产业的背景下，具有环保绝对优势的水性重防腐漆，作为在国民经济、军防建设上的重要工程材料，将具有巨大的发展前景。
当前水性防腐涂料还存在一些技术难点，如屏蔽性不足；锌粉不能分散在水性体系中，分散在固化剂中，又由于固化剂粘度太大，要分散大量的锌粉必须加入溶剂稀释（约30%溶剂），不能完全达到环保要求。
本成果针对国内外重防腐涂料这一现状，从以下几个方面进行了改进：（1）对环氧树脂进行结构改性，引入了具有“盾牌”效应的结构，从而使涂层的耐水性和对溶剂等的耐受性大大提高；（2）固化剂结构中引入了支化结构，固化剂分子量大但粘度很低，利于锌粉的分散；（3）在环氧乳液中分散有5%。经过改性的氧化石墨烯，设计制备了新一代氧化石墨烯-富锌重防腐水性涂料体系，产品充分利用石墨烯纳米片状结构对水的渗透性的屏障功能和锌粉的阴极保护相结合，具有高效防腐性能。该体系具有粘度低，气VOC特点，该组分经（50±2）℃热储30 d后，稳定性为10级，调刀刀面无沉降触感。
本成果研发的重防腐涂料作为涂料工业的环保产品，迎合市场需求，填补了国产高端防腐品牌的市场空白，具有广阔的市场前景。产品已在江西省临近的省、市推广应用，且已经形成了从封闭、轻防腐和重防腐的完整产品链。按照油性防腐涂料千亿的市场规模，按照30%-40%替换为水性（2018年已经达到25%），该产品具有广阔的市场前景。
南昌航空大学
2021-05-04
POSS-环氧-碳纤维复合材料
该项目设计一项基于POSS-环氧-碳纤维复合材料的生产技术，并将碳纤维/POSS/环氧树脂复合材料应用在轻质运动器械的制造上，以求研发出处于领先地位的具有真正意义的纳米－碳纤维/环氧树脂复合材料轻质运动器械，包括网球拍、羽球拍、自行车、弓箭等。该复合材料同时具有高硬度，高模量，高抗冲击性，耐磨损疲劳老化，良好吸震性的POSS-环氧-碳纤维复合材料。
厦门大学
2021-01-12
58吨/天壬基酚聚氧乙烯醚
非离子表面活性剂—壬基酚聚氧乙烯醚，是乙氧基化物的第二代系列产品，因其具有润湿、乳化、抗静电及去污净洗等功能，被广泛应用于洗涤、纺织、化工、医药、橡胶等领域，成为当今市场上最畅销的新一代非离子表面活性剂。 产品原料：壬基酚+环氧乙烷。 生产技术：壬基酚+环氧乙烷生产聚氧乙烯醚。设备不受腐蚀，维护成本低；极少的工艺废水及废气排放，环境要求良好，原辅料消耗低，接近理论消耗，符合清洁工艺要求，产品质量好，色泽浅。 334kg壬基酚+666kg环氧乙烷生产1000
常州大学
2021-04-14
脑血氧饱和度检测仪
目前，国内外用于临床上使用的血氧仪只能检测指端或耳垂部位容血的血氧饱和度，或者专门用于监测心外手术体外循环系统管道中血液的血氧饱和度，不能检测脑部的血氧饱和度，检测部位受到限制。 南开大学研发的“脑血氧饱和度检测仪”，在检测探头中设置有可发出两种不同波长的发光二极管，并安装有两个光接收元件(两只硅光电池)，得到的检测数据一路是带有浅层组织的信息，另一路不仅带有浅层组织信息也带有脑组织的血氧信息，此两数据相减，便可得到只含有脑血氧的信息。仪器由探头、同步放大器、A/D转换器、单片机系统
南开大学
2021-04-14
高导热抗开裂环氧灌封料
氧灌封料因具有优良的密封性、电绝缘性、耐化学腐蚀性和耐候性，以及较高的机械强度和导热性，而广泛用于电子电气设备重要部位或集成组环件的灌封处理
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
氧灌封料因具有优良的密封性、电绝缘性、耐化学腐蚀性和耐候性，以及较高的机械强度和导热性，而广泛用于电子电气设备重要部位或集成组环件的灌封处理，大多数应用场合，灌封料固化后的导热系数是其中一项重要性能指标，它直接影响到电子电气设备的温升和运行可靠性，以及使用寿命与设计尺寸等经济技术指标。
华中科技大学
2022-07-27
汽车空燃比用氧传感器
汽车行业是目前在国际上应用传感器的最大市场之一，现在世界上汽车年产量在4000万辆以上，其中，日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产，而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了传感器的难度和各国的重视程度，控制汽车空/燃比用的氧传感器日本以每年50～60
西安交通大学
2021-01-12