01. 成果简介 质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势，是当前燃料电池汽车的首选，然而，针对目前质子交换膜燃料电池系统设计和控制，还存在以下问题： 1. 在考虑零下低温条件下电堆快速暖机的前提下，实现最优增湿效果，是燃料电池系统设计的一个挑战； 2. 由阳极与阴极两侧压差波动造成的燃料电池质子交换膜机械损坏、以及由燃料电池的高电位造成的燃料电池多孔碳纸化学腐蚀，是限制燃料电池寿命的重要因素； 3. 当燃料电池汽车进入隧道或者地下车库等封闭空间时，由于阳极吹扫而被排出的氢气会在该密闭空间上方聚集，产生安全隐患； 本成果提供一种能够实现阳极再循环和阴极排气再循环的燃料电池系统设计，以及相应的气体压力随动控制、气体湿度多模式控制和输出电压钳位控制，可精确控制进入电堆的氢气/空气压力、总流量、温度、湿度和氧含量等参数，具体如下： 1. 燃料电池系统对进气湿度要求较高，只有在最优增湿条件下，才能实现最高输出效率，为了实现对进气湿度的控制，目前主要由外部增湿和自增湿两种系统，前者低湿环境条件下电堆增湿效果较好；后者取消了外部增湿器，加快了零下低温条件下电堆暖机过程。本成果采用阳极+阴极双循环系统，在小负荷工况下，增大阴极循环程度，充分运用阴极生成水对燃料电池进气进行加湿；在中高负荷下降低阴极循环程度，而增高阳极循环程度，避免由于进气流量过大引起的阴极循环泵功率消耗过高的问题。兼顾低湿环境条件下提高电堆增湿效果与零下低温条件下电堆暖机过程，提高电堆效率； 2. 首先，进入燃料电池电堆的气体流量与气体压力存在一定耦合关系，导致阳极与阴极两侧气体压力将随着燃料电池发电系统的输出功率变化而变化，由此引起的阳极与阴极两侧压差波动会对燃料电池内部的质子交换膜产生机械损坏，本成果采用阳极+阴极压力快速随动控制，从而降低由压力波动造成的机械损坏；此外，在怠速或小负荷时，燃料电池的高电位会对燃料电池内部的多孔碳纸造成化学腐蚀，为此，在怠速或小负荷时，本成果通过增大阳极循环程度，降低燃料电池电位，实现对电压的钳位控制，从而降低由高电位引起的化学腐蚀；综上所述，本成果通过阳极+阴极压力快速随动控制和电压钳位控制，延长电堆寿命； 3. 由于氮气和水的浓差扩散作用，燃料电池阳极侧都会出现氮气累积和液态水水淹现象，引起燃料电池性能下降，因此需要定期对阳极侧进行吹扫，将累积的液态水、氮气与未反应的氢气一起排出。本成果在阳极出口处增加了燃料电池小面积单片，用于处理尾排氢气，从而实现燃料电池系统氢气零排放，保障燃料电池系统的运行安全。 燃料电池双循环系统02. 应用前景 本成果可应用于质子交换膜燃料电池领域。03. 知识产权 本成果涉及9项发明专利。04. 团队介绍 项目团队主要研究方向新能源汽车动力系统，团队成员包括欧阳明高、李建秋、杨福源、王贺武、卢兰光、李希浩、徐梁飞、杜玖玉、韩雪冰、冯旭宁等，课题负责人为李建秋，获得国家技术发明二等奖两项，北京市科学技术一等奖一项、中国汽车工业技术发明一等奖一项，论文发表200余篇。项目团队深度参与了中国新能源汽车的战略规划、科技研发、国际合作、示范考核和产业化推进的全过程，培育出多家学生创业型高科技企业，为中国新能源汽车跻身世界先进行列作出了重要贡献。05. 合作方式 技术许可。06．联系方式 邮箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

本发明公开了一种平板式固体氧化物燃料电池，包括依次紧密 接触的阴极层、电解质层、阳极功能层以及支撑体层，所述支撑体层 背向所述阳极功能层一侧设置有气体通道，其特征在于，所述支撑层 成分包括 NiO、Fe2O3 和 NiTiO3，所述燃料电池在工作过程中，所述 NiO-Fe2O3 还原成 Ni-Fe 合金，NiTiO3 还原成 Ni 和 TiO2，TiO2 颗粒 均匀的分布在 Ni-Fe 合金骨架上。按照本发明实现的平板式固体氧化

本发明公开了一种基于绝热燃烧条件的生物质微米燃料高温清洁燃烧方法，包括：(a)将生物质微米燃料以全密封的形式予以灌装装卸和运输，并管路输送至工业窑炉；(b)将生物质微米燃料与空气进行预混以形成粉尘云的流态形式；(c)将预混后的流态粉尘云向经由燃料喷管喷入设置在窑炉中的绝热燃烧室，由此在此相对封闭的储热空间将能量密度相对低的生物质燃料的能量聚积在其中，并执行超高温燃烧；(d)在燃烧过程中，向绝热燃烧室补水蒸汽。通过本发明，能够获得高达 1500℃以上的燃烧温度，满足多种工业或民用窑炉的加热要求，同时与

近年来，环境污染问题严重，石油等不可再生资源日趋匮乏，探求汽车新的动力源已经成为世界汽车领域研究和发展的热点，燃料电池汽车作为一种新型节能汽车备受关注。质子交换膜燃料电池作为第四代燃料电池技术，不但突破卡诺循环限制，能量转换效率高，而且排放污染少，对环境极其友好。部分汽车企业已经开始进行小规模的PEMFC汽车试运行和小批量投产，加快了其商用进程。 燃料电池装置作为燃料电池汽车的动力装置，是整个装配体中最重要的部件，如何对质子交换膜燃料电池（PEMFC）进行有效的热管理，对其工作效率、使用寿命和运行经济性有着极其重要的意义。 通过对燃料电池的热分析，与上汽合作搭建起36kW的Plug-in燃料电池发动机试验平台。 借助试验平台，可以对电堆进行大量实验，并且可以分析电堆的输出的功率，极限功率，及功率调节特性等动力数据；还可以分析电堆的散热性能，以及散热效果对电堆的功率影响等基础数据。

本发明公开了一种1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙醇的不对称合成方法，包括以下步骤：（A）3,5-二氯吡啶（I）在胺基锂的作用下与乙醛反应生成（±）-1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙醇（II）；（B）（±）-1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙醇（II）在氧化剂的作用下生成1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙酮（III）；（C）1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙酮在手性配体存在下与硼烷试剂反应，制得单一光学异构体的1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙醇（IV）。该法较传统手性柱分离（±）-1-（3,5-二氯吡啶-4-基）-乙醇相比，优点突出：（1）反应简单，易于操作，总收率高，光学纯度大于98%；（2）工业制备周期明显缩短，设备要求低；（3）制备成本低，是适合工业生产的方法。

氢气再循环泵是氢燃料电池系统中的关键部件之一，主要有两种技术路线：电机驱动机械式氢气再循环泵（机械泵）和喷射式氢气再循环泵（喷射泵）。目前国内均无成熟产品，机械泵主要依赖进口，然而该类产品存在大流量下升压能力差、结冰堵转、故障率高等缺点。喷射泵利用氢罐自身压力运行，可完全克服机械泵的缺点，且无需电机驱动、无运动部件，完全避免了由电机带来的能耗、密封、防爆、减振及降噪等致命缺陷，是氢气再循环泵的变革性技术和终极解决方案。本项目综合运用多喷嘴引射新器件、多相适应新技术、全局优化新方法，研发安全、可靠、高效、无源的喷射式氢循环系统，以期解决燃料电池氢循环密封难、能耗高、寿命短等痛点，推动行业进步。

具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备一、 项目简介在教育部科学技术研究重点项目和河北省科技支撑计划项目的资助下，河北工业大学能源与环境工程学院（暨天津市建筑供能技术工程中心）基于对北方农作物秸秆燃料燃烧特性的研究，开发了具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备。农作物秸秆的燃烧特性与燃煤显著不同，秸秆燃料的挥发分含量高达70%，固定碳含量仅有15%左右，灰分含量低于10%。秸秆燃烧放热集中于挥发分的气相燃烧过程，而燃煤以固定碳固相燃烧放热为主，因此，套用燃煤炉结构（尤其是配风方面）来设计秸秆压块采暖炉是不可行的。秸秆燃料灰熔点低、富含钠钾等碱金属化合物，采用常规层燃方式易于造成燃料层板结、受热面结渣和碱金属腐蚀，并导致燃烧效率和热效率降低。煤块的燃烧周期长达2小时，而秸秆压块的燃烧周期仅有25分钟，人工添加燃料势必造成炉内燃烧工况波动和污染物排放提高。秸秆燃料低温、缺氧情况下将产生大量焦油，夜间封火将形成焦油污染，并将因烟气中的水蒸气冷凝而形成污水二次污染。本项目所涉及的秸秆压块燃料户用采暖装备匹配了自动送料装置，内置“日间供热”和“夜间供热”两种模式，可实现12小时无人值守，不仅提高了燃烧稳定性、燃烧效率和热效率，同时彻底摆脱了夜间封火工艺，可有效保证用户的夜间室内温度，舒适度大大提高，劳动强度显著降低。二、 项目技术成熟程度具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备在技术上已经完全成熟，目前已在遵化和张家口分别完成了热负荷10kW（供热面积80-100m2）和15kW（供热面积150-200m2）采暖装备的示范运行工作，其各项污染物排放指标均满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2013）的要求，燃尽灰可直接作为生物肥料还田。户用采暖装备示范样机照片见下文图1。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）本项目所涉及的采暖装备已获得国家发明专利授权1项，另有1项发明专利正处于审查过程中。秸秆压块燃料户用采暖装备示范样机监测结果显示，其各项污染物排放指标均满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2013）的要求，其热效率达到80%以上。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）应用领域：具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备主要适用于北方农村地区农村住房的冬季供暖过程，同时可用于城郊别墅冬季供暖、蔬菜种植大棚的供热、以及养殖建筑的冬季供热。市场分析：2013年，京津冀地区农民生活生产燃煤消耗高达4224万吨/年，占到社会总煤耗量的11%，而农村地区燃煤的污染物排放却占环境统计烟尘排放总量的23.2%、二氧化硫排放总量的15.2%，氮氧化物排放总量的4.4%。上述统计数据说明，燃烧等量的煤炭，农村用能过程较工业燃烧过程对环境污染的贡献率更大。2014年，北京可持续发展促进会针对京津冀农村地区7795个农户的生活用能情况进行了调查，农民的用能以“散煤+电+液化石油气”方式为主，户平均生活能耗折合2.5-3吨标准煤/年，其中，冬季燃煤采暖用能所占比例高于60%、生活用电能耗约占20%、炊事用能约占15%（以秸秆等生物质能和液化石油气为主）；并且农户生活用能的85-90%为商品能源，户均能源购置成本3500元/年。上述调查结果说明，污染物排放严重的燃煤燃烧在农村用能过程中占据着主导地位，而农村地区丰富的生物质能并未得到有效利用。近十年来，我国在生物质能的规模化利用（秸秆直燃发电、生物制油制乙醇、秸秆集中气化等）领域，完成了各种类型的示范工程建设。但值得注意的是，由于秸秆收集半径过大、燃料运输成本过高等原因，已建成的数十座秸秆直燃电站并没有彻底改变农村地区秸秆田间焚烧或废弃的现状。目前，农村地区均使用技术水平较低的、未配备除尘脱硫装置的燃煤采暖炉散烧劣质原煤，从技术角度而言，市场上现有的户用燃煤采暖炉根本无法克服周期性的人工添加燃料和夜间封火工艺所造成的燃烧不稳定和燃烧不完全现象，而上述周期性燃烧和不完全燃烧，是造成农村地区燃烧污染物排放严重超标的主要原因。2014年，京津冀三地针对农村地区冬季采暖燃煤排放问题相继出台“推广民用无烟煤炉具”、“控制散烧劣质原煤，强制燃用无烟煤或型煤”、“推广秸秆压块民用采暖炉”等政策，并计划在2017年之前投入数千万元用于补贴农户购置无烟煤炉具或秸秆压块采暖炉。但这不过是一时权宜之策，目前市场上销售的无烟煤炉具和秸秆压块采暖炉，均因缺乏专业设计而无法克服人工加料和夜间封火所造成的燃烧不稳定和燃烧不完全现象，不能从根本上控制燃烧污染物的超标排放；尤其是秸秆压块采暖炉，封火期间的低温燃烧过程将产生大量的碳烟、焦油和冷凝水，室内空气污染异常严重，影响用户的身体健康。河北省年产秸秆6200万吨（全国年产秸秆7亿吨，天津市230万吨），其中能源化利用的仅有74万吨，直接还田和废弃的秸秆折合标准煤2300万吨。但是由于缺少专用的燃烧设备，导致大量秸秆于田间焚烧，能源浪费和大气污染严重 。因此，在农村地区推广以秸秆燃料取代燃煤采暖具有可行性，而技术先进的秸秆压块燃料户用采暖装备在农村地区具有广阔的应用前景，其需求量巨大。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）北方农村地区冬季供热多采用燃煤采暖炉+土暖气模式，是一种分布式供能系统。由于燃煤采暖炉的技术水平较低，热效率仅有65%左右，故导致其燃料消耗量较高；并且，常规燃煤采暖炉在夜间必须封火，低温、缺氧燃烧不仅降低了室内温度，同时也显著提高了燃烧污染物排放量，并且煤气中毒的可能性增大。目前，农村地区100m2供热面积年消耗燃煤3-5吨，燃煤购置成本3000-5000元/采暖期。利用农村废弃的农作物秸秆、树枝等加工而成秸秆压块燃料取代燃煤用于冬季采暖过程，是符合国家中长期发展战略和京津冀地方政府农村政策的。值得注意的是，秸秆和秸秆压块属于地方燃料，收集和运输半径过大势必提高其燃料成本，因此，建议采用“就地生产、就近利用”的模式，来推广秸秆压块采暖装备和秸秆压块燃料。企业需要以能源供应商的身份介入秸秆压块采暖装备和秸秆压块燃料生产销售过程，以“分户采暖/集中监控”的商业模式运行；需要在农村地区建设辐射半径10公里（1000-2000家左右的用户）的中心服务站，一方面负责秸秆收集以及压块燃料的生成、销售工作，另一方面负责燃烧装备的生成、销售工作，同时还要负责燃烧装备的运行监控、维护及维修服务工作。以服务1000家农户（预计秸秆压块燃料总消耗量5000吨/采暖期）的中心站建设为例，其投资规模为150万元左右，场地规模3000m2左右，人员10-13人（其中专业技术人员和管理人员3-4人，装备生产加工人员3-4人，燃料加工人员4-5人）。投资预算包括：秸秆压块装备购置成本25万元（2台套）；燃烧装备加工设备购置成本15万元（年生产能力2000台套）；土地购置成本20万，厂房和燃料仓库建设成本30万元、露天储料场建设成本5万元；控制终端设备购置成本10万元；人员工资成本30-40万元/年。等等。六、 生产设备秸秆压块燃料生产需要购置秸秆压块机，生产能力1-1.5吨/小时的秸秆压块机械，目前市场售价12万左右。采暖装备加工需要卷板机、电焊机、磨具等基本机械加工设备。七、 效益分析下文将从用户和能源供应商两方面进行效益分析。1、秸秆压块、燃煤和燃气采暖的经济性分析以采暖面积200平米的民居为例，采暖热指标取70W/m2，若选用NK15.0-IY型户用采暖装备，售价以4000元/台计算；秸秆压块发热量3500-3700kcal/kg，市场售价450-550元/吨。初投资（不包括室内管网）和运行成本见下表：采用秸秆压块采暖装备进行冬季采暖，其初期投资为4210元，运行成本包括秸秆压块购置4140-5160元、自动送料装置和循环水泵电耗180元，折合采暖费用为22-26.5元/平米。若农户自产5吨秸秆，则采暖成本可降低至15元/平米以下。同样供热面积的燃煤采暖炉市场售价1500-2000元/台，其热效率约为65%；燃煤发热量5600kcal/kg，目前市场售价650-800元/吨左右。初投资（不包括室内管网）和运行成本见下表：采用燃煤炉具进行冬季采暖，其初期初投资为1710-2210元，较秸秆压块采暖装备初投资低2000元左右，考虑国家补贴的1500元后，两者相差500元左右。其运行成本包括燃煤购置费用4916-6050元，循环泵电耗50元，折合采暖费用为24.8-30.5元/平米，较秸秆压块全部购置采暖成本高10%左右。但是，采用秸秆压块采暖装备的劳动强度更低、室内舒适度（尤其是夜间）更高，灰渣处理量更少，环保效益更为显著。同样供热面积的燃气壁挂炉市场售价8500-15000元/台，可同时解决采暖和热水供应问题；单户燃气壁挂炉采暖有很大的调节灵活性，使用完全独立，采暖温度以自主调节，采暖时间可自行控制。天然气价格按3元/立方米计算，其运行成本见下表：燃气壁挂炉采暖的初期投资为8500-15000元，其运行成本包括燃气费用9504元，折合采暖费用为47.5元/平米；尽管燃气壁挂炉采暖系统兼具热水供应功能，但如此高的投资成本和运行成本，是普通农户难以接受的。综上所述，对于农户而言，使用秸秆压块采暖装备进行冬季采暖，具有良好的经济性；同时可以降低商品能源的使用，可提高户用供能自给程度到60%以上。2、能源供应商的投资效益本项目推广实施过程中，企业将以能源供应商和服务商角色介入，负责建立辐射半径5-10公里（用户1000家左右，秸秆压块消耗量5000吨/采暖期）的区域中心工作站（投资规模150万元左右），负责采暖装备的生产、销售、日常维护和年度检修，负责秸秆收集、运输以及压块燃料生产、销售和运输，负责区域供热系统的集中监控和运行保障。而农民用户则负责秸秆生产、采暖装备上料（12小时一次）和供热模式切换、以及室内暖气系统日常调节。在这种商业运作模式下，能源价格将主要由秸秆原料价格（150元/吨）、秸秆压块成型成本（150元/吨）、秸秆和压块燃料收集运输成本（50元/吨）、服务成本（50元/吨）和利润（100-150元/吨）等组成。企业每年可通过秸秆压块燃料销售获得利润50-75万。采暖装备的生产与销售也是企业利润的来源之一，单台采暖装备的生产成本可控制在3000元以下，若销售价格为3400-3500元的话，以年销售1000台计算，企业每年可通过采暖装备销售获得利润40-50万。目前各级政府对于大规模利用秸秆燃料进行了补贴，在利用规模高于5000吨/年情况下，国家财政补贴一般为150元/吨，因此，企业每年可获得的财政补贴为75万。值得注意的是，企业只有以能源供应商角色介入，方可达到如此大的销售和利用规模，而以单个农户每年消耗几吨秸秆燃料的模式运作，是无法获得国家补贴的。综上所述，依托本技术建立一个中心服务站每年可获得的利润为90-125万，可获得的国家补贴为75万，一年即可收回投资。因此，对于企业而言，本项目具有良好的经济效益。八、 合作方式专利转让、技术入股均可，面议。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）联系人：刘联胜电话：13802036623Email: lane812@163.com

本发明公开了一种燃料电池膜电极组件的复合方法及其装置。该复合方法，通过机器视觉技术测定 GDL 偏角，催化剂层偏角，根据角度差值引导机械手对 GDL 旋转纠偏。纠偏完成后测定和计算 GDL两条边缘的交点坐标距离 GDL 采图相机视野中心的 X 和 Y 向偏差，测定和计算催化剂层两条边缘的交点坐标距离催化剂层采图相机视野中心的 X 和 Y 向偏差，并结合两个相机的机械安装位置，计算出 GDL与催化剂层的位置综合偏差，该综合偏差用于引导机械手将 GDL 与催化剂层精确复合。

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。