其他成果/n本发明公开了一种车载含水乙醇低温重整制氢方法及其装置和应用系统，该方法是利用汽车发动机余热将含水乙醇经过两级催化重整为富氢气体，再将富氢气体通入汽车发动机与燃油进行混合燃烧的过程，其装置和应用系统利用两级蜂窝钛网结构产生较大的催化剂接触表面积，有利于重整制氢装置的小型化，使车载在线产氢成为可能；两级催化的结构实现了催化剂的相互协同作用，解决了使用单一催化剂乙醇转化效率和氢气选择性较低等问题；在低温环境下通过碱性催化剂的相互协同作用，解决了催化剂的烧结和积炭问题，提高了催化剂的使用寿命。本发明利用汽车尾气余热，实现了汽车在线掺氢的目的以及提高化石燃料的燃烧效率，降低了汽车发动机有害物质的排放量。

针对水和甲醇液相制氢反应的特点，采用 铂-碳化钼双功能催化剂 （其中铂以原子水平分散于立方相碳化钼纳米颗粒表面），在 低温下（150~190 ℃）无需强碱即可实现对水和甲醇的高效活化和催化重整 。在190 °C时，催化速率高达18,046 mol H2 /(mol Pt *h)，活性较传统铂基催化剂提升了两个数量级。首先比较了立方相碳化钼（α-MoC）和六方相碳化钼（β-Mo 2 C）在载体碳化钼中的不同比例对负载金属铂的结构和甲醇水液相重整制氢活性的影响。实验发现随着载体中立方相结构α-MoC比例的增长，甲醇重整活性急剧增加，Pt负载于纯α-MoC上（Pt/α-MoC）表现出了最高的甲醇重整活性。利用X-射线吸收精细结构谱和单原子分辨率的球差校正电镜对催化剂进行系统研究表征，证明在2 wt% Pt/α-MoC催化剂上存在着高密度原子级分散的铂。将Pt负载量降至0.2 wt%时，可实现所有负载金属铂呈原子级分散，极大提高了贵金属铂的原子利用率，TOF达到了18,046  mol H2 /(mol Pt *h) 。据估算，仅需含有6克金属铂的催化剂即可使产氢速率达到1 kg H2 /h，已基本达到商用车载燃料电池组的需求。而且，Pt/α-MoC具有较高的催化稳定性，经历了11次模拟类真实情况的“启动-停止-启动”循环反应仍维持原子级分散形貌和较高的催化活性。

中国科学技术大学国家同步辐射实验室闫文盛教授研究组与孙治湖副研究员合作，提出了通过调控催化剂的反应环境来优化催化剂催化性能的技术策略。

围绕是否能从源头创新重大装备的设计与制造技术，实现不同原料、不同规 模劣质粉煤气化制氢，使之更低成本、更高效率、更加清洁已是国内外能源领域 面临的主要问题。粉煤、生物质气化制氢流程包括:原料气化、脱硫、CO 水汽 变换、变压吸附及余热回收等，由于流化床气化燃料适应性广，能实现炉内高效 脱硫，也尤其适合不同颗粒气化处理，国际温克勒炉和恩德炉是大量使用的流化 床气化技术，国内在流化床气化方面也有较好的探索和应用，但总体上，流化床 气化由于炉内停留时间较短，排渣和飞灰碳含量较高，不同形式的颗粒或聚团流 态

天然铁矿石的化学链制氢过程具有广阔的应用前景，然而其深度还原反应活性相对较低，严重影响了氢气产量。釆用草木灰对铁矿石进行修饰，以提咼深度还原和制氢能力，并以C0为燃料，在流化床中进行了化学链制氢试验，考察了草木灰种类、含灰量、反应温度、循环次数等参数对铁矿石性能的影响。结果表明，草木灰改性铁矿石的性能主要取决于灰型，Si含量较高的稻秸灰引起载氧体颗粒严重烧结,导致氧载体活性下降；其他草木灰则产生新的K-Fe-0化合物的形成,促进了修饰氧载体的深度还原，提高了H2产率。

本发明公开了一种生物质裂解制备富含氢气的合成气的方法，以生物质颗粒(≤2mm)为原料，以 0.005-0.01t/h 速率通过螺旋进料器进入流化床反应器，流化床 N2 进量为1.0-1.5m3/h，压力 0.01-0.08MPa，在 450-550℃的条件下进行裂解，裂解反应产生的高热蒸汽通过微波催化床，在催化剂表面发生催化重整，生物油蒸汽进一步转变为合成气，微波催化床通入少量氧气抑制催化剂表面结焦生成。本发明通过第一阶段流化床裂解后的生物油蒸汽接着在微波固定床发生催化重整反应，降低了能耗，提高了氢气和生物质转化率。

本项目利用我们在高效节能设备研制和产业化方面的成功经验，自主研制的新型扭曲管中冷器，并实现扭曲管中冷器的制造产业化。通过采用扭曲管可以使空气冷却器传热能力增加10%-20%，壳程阻力下降50%-70%，充分体现了扭曲管中冷器的节能潜力，实现节能20%-35%。扭曲管中冷器的研发提升了我国新型高效节能设备在气体压缩机领域的整体技术水平和市场竞争力。本项目中冷器的碳钢管束芯体和管板在与壳体、封头、管箱装配前整体热浸锌处理，显著提高壳程、管程的抗腐蚀能力，用以取代传统的铜管光管中冷器，大大减少了压缩机中间冷却系统的制造成本。可降低制造成本20%-40%，增加生产利润20%-30%。本项目中冷器，由于扭曲管具有多点自支撑结构，省去了传统换热器的折流板（支撑板），壳程流道变为传逆流，壳程压降降低20%-60%，进而减少泵工的消耗30%-50%，达到节能的效果，提高了换热器的抗诱导振动以及强化传热的性能，有效防止了压缩机由于排气温度过高而引起的内壁温升大、润滑油变质、气缸磨损、“积碳”等现象的发生。由于本项目中冷器流速均匀、无流动死区，而且管壁温度比较均匀，大大降低了结垢的可能性。为振动、少结垢，从而延长了维修周期，降低了压缩机中间冷却系统的的维修费用。本项目中冷器不改变换热器的外形结构，保留管壳式换热器的特点，结构简单，采用横截面为椭圆形或扁圆形的螺旋扭曲管，其余均采用传统的管壳式换热器的基本结构形式，易于推广，成本较低，具备较好的压缩机中间冷却系统的工业应用前景。

1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置， 质子交换膜燃料电池的理论比能量高达32940Wh/kg（ 在地面上使用时可不计空气的质量），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。现在世界各国正在加速其在民用领域的产品开发。 利用质子交换膜燃料电池国产关键原材料，创新膜电极制备方法（“热定型” CCM 制备法）和优化制备工艺，开发出了高性能、大面积的国产材料膜电极批量制备技术。并在模块化燃料电池设计和计算机模拟仿真的基础上，研制出了空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机。该成果获得全国第十九届发明展览会发明金奖。空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机，主要由燃料电池、供气轴流风扇、阳极间歇式排气电磁阀、 DC/DC 稳压器和控制电路板等组成，燃料电池采用阴极与大气贯通的开 放设计和高效的自增湿专利技术，能实现宽功率范围的自增湿发电。在电化学发电过程中，无需进行复杂的热管理和对反应气体进行预加湿，大大地减化了系统结构，提高了系统比功率（ 265W/kg、 211W/L），并降低了成本，是一种实用性很强的新能源发电机。该发电机采用普氢燃料，发电效率可达到 50%以上，功率密度可达到 300mW/cm2 以上，无污染。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。 燃料电池发电机技术指标： 上图： 1.3 千瓦 空冷、自增湿式燃料电池发电机 (43 cells)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，燃料电池备用电源和燃料电池家用电站正在开始商业化）， 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成本较高（采用进口材料成本昂贵）， 而本项目采用“ 863” 计划“ 全国产材料燃料电池发电机” 成果，利用国产原材料制备燃料电池电堆，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 应用说明本项目属新能源发电机领域。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。4 效益分析目前，质子交换膜燃料电池的先进制造水平为：电极催化剂载量为 0.5 毫克/平方厘米（电极）左右，电极性能可以在常压空气条件下达到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生产的情况下， 1 千瓦的质子交换膜燃料电池电堆仅需要使用约 2 克的 Pt 催化剂、 0.2 平方米的质子交换膜、 0.4 平方米的碳纸扩散层和约 0.24 平方米模压双极板。考虑国产燃料电池材料的批量生产，估计能实现的经济指标： 1500 元/平方米（质子交换膜）、催化剂 400 元/克（ Pt）、 300 元/平方米（碳纸）、 600 元/平方米（模压石墨板）。 1 千瓦全国产材料燃料电池堆的关键材料成本可控制在 1500 元以下，这与目前进口材料燃料电池 26000 元/千瓦的成本相比， 国产材料燃料电池堆具有十分诱人的前景，这一批量生产的经济指标已经远远低于电站成本要求 8000 元/千瓦，距离交通动力 500 元/千瓦的产业化目标也为时不远。