01. 成果简介 近年来，随着氢能利用技术发展逐渐成熟，应对气候变化压力持续增大，以及氢能市场前景巨大，氢能在世界范围内备受关注，世界发达国家均将氢能及综合应用作为未来能源发展的重点方向之一。燃料电池汽车融合了内燃机汽车和纯电动汽车的优点，不仅具有零排放、高效与高功率密度的优势，而且续驶里程足够长，被业界公认为是新能源汽车的发展趋势。经过北京奥运会23辆、上海世博会的196辆燃料电池汽车的批量示范验证和多轮技术迭代优化，燃料电池汽车开始进入交通运输领域的主战场，从2013年开始，欧、美、日、韩的燃料电池汽车相继上市销售。与国外发展路径不同，我国从燃料电池商用车切入推进氢能在交通领域的应用，氢燃料电池商用车已实现小批量生产并在上海、北京、河北、广东等地示范运营。氢能行业迎来了产品孕育的发展机遇。 膜电极作为燃料电池发动机的核心部件，代表企业如美国GORE公司、英国Johnson Matthey公司。本项成果提供了一种制备膜电极的技术，创新点为：1）采用“热定型法”工艺制备催化层，优化电化学三相界面和促进多相传质，解决了传统膜电极性能低、寿命短瓶颈问题；2）发明了将质子交换膜和催化层封装在气体扩散层内的一体化膜电极产品，提升了燃料电池的一致性和可靠性,并提高了电堆生产效率。该项成果已应用于示范项目，应用情况良好。性能指标：1）面电导: >40S/cm22）拉伸强度: >35MPa3）H2渗透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (测试条件：1.5atm,70℃,空气计量数2.3,湿度80%)5）寿命:20000小时（加速老化法,10%性能衰减）02. 应用前景 燃料电池03. 知识产权 本项成果已申请专利22项。04. 团队介绍 团队在燃料电池应用研究方面已有超过20年的技术积累，在技术开发和成果转化过程中，先后获得“第十九届全国发明展览会发明奖”金奖、北京市第三届发明专利奖一等奖、“清华大学科研成果推广应用效益奖”二等奖、“第十届国际发明展览会发明奖”金奖、湖北省技术发明奖等多项奖励。负责人为副教授、博士生导师，累计在多个国际权威期刊上发表SCI论文96多篇，申请发明专利60余项。05. 合作方式 技术许可。06.联系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

成果简介：该技术是指以柴油机为平台的天然气发动机多点电喷电子控制系统。发动机系统在燃用柴油时，可将天然气切断；燃用天然气时，需少量柴油起点火作用。对柴油机需要进行压缩比的改造，并加装各种电控传感器和执行器。电控单元以16位单片机为核心控制天然气的多点喷射，外接端口具备串口通讯和CAN总线。 项目来源：自行开发 技术领域：先进制造 应用范围：柴油机厂 现状特点：天然气对柴油的替代率平均不少于80%，达到国内外同类机型的水平。 成

节能和环保是绿色社会的主要议题，发展取代化石燃料的新能源技术迫在眉睫。锌-空气电池是一种化学能转换为电能的装置，由于其理论能量密度高、安全性高、价格低廉以及环保等优势有望弥补锂离子电池的缺陷而成为下一代新能源电池。柔性可穿戴电子器件是5G时代先进制造业的重点研究方向，尤其是便携式电子产品正朝着超薄、集成、灵活的可穿戴设备方向发展。作为一个新兴领域，柔性锌-空气电池符合可穿戴电子设备的要求，发展潜力巨大。 柔性电池是一个复杂的系统，柔性锌空气电池的容量和能量密度等关键参数很大程度上取决于催化剂和正极材料。团队瞄准电池正极材料这一难题，积极自主研发，致力于发展具有完全自主知识产权的下一代新型高容量柔性锌空气电池。目前，团队制备的高容量/耐低温柔性锌空气电池可用于穿戴的智能电子产品，病人植入式监测、追踪和定位的医疗器械、物联网智能标签、环境传感器、助听器等等。

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。

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。

有害气体遍布于生活的各个领域，有害气体的检测需要现场、便 携、多组分、实时等要求，现有的常用的检测技术多采用电子学、电 化学和光学等方法。本项目研发的新型现场多组分有害气体检测仪满 足了上述要求，同时还解决了小空间内实现大光程的难题

本项目将提供一款高品质的非晶 ZnTiSnO 微型半导体气体传感器，为一种具有纳米材料特征的薄膜型气体传感器，用于可燃性气体（特别是乙醇）的检测。该半导体气体传感器具有下述优点：灵敏度高、选择性好、响应快、稳定性好、抗干扰性强、可室温工作、易于微型化、与微电子系统兼容，而且制作工艺简单、组装成本低、价格低廉。 （1）半导体气体传感器件的核心材料为气敏层，即非晶ZnTiSnO 薄膜，该材料质量如何直接决定了器件的性能。通过前期预研究，我们设计并合成了具有表面微纳结构的绒面 a-ZnTiSnO 薄膜，如何进一步优化工艺参数，更加提升 a-ZnTiSnO 薄膜高质量，实现精确可控生长，依然是本项目拟解决的关键技术。 （2）气体传感器的实用性在于器件参数的确立，因而，通过系统研究，建立非晶 ZnTiSnO 气体传感器各气敏性能与气体参数之间的定量关系曲线，特别是室温工作条件下的定量关系，是本项目拟解决的关键技术。 （3）为使气体传感器获得广泛应用，器件良好的稳定性至关重要。通过工艺优化、器件设计和封装保护等措施，实现非晶ZnTiSnO 气体传感器的高稳定性和抗干扰性，使器件具有长的使用寿命，也是本项目拟解决的关键技术。制备出高质量非晶 ZnTiSnO 薄膜，具有均匀且均一的表面微纳结构，绒度大于35%；薄膜与衬底附着力大于 21N。非晶 ZnTiSnO气体传感器性能指标：气敏层尺寸 10~300μm，易于集成化；对可燃性气体有高选择性，其中对乙醇的敏感度最高；室温工作条件下，对 100ppm 乙醇的响应度不低于 30；响应时间小于 1.8s，恢复时间小于 1.5s；稳定性好，有效使用寿命不低于3 年。 理论与实验相结合，揭示出 a-ZnTiSnO 气体传感器室温气敏性能和稳定性机理，建立理论模型，阐明器件的耐候性规律。研制出具有实用价值的高品质 a-ZnTiSnO 半导体气体传感器，建立一套非晶 ZnTiSnO 材料生长和器件制备的完整工艺，关键技术拥有自主知识产权。 应用范围：  纳米氧化铜产品广泛应用于各类抗菌、抗紫外线、空气净化产品中，如抗菌保鲜膜、抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌整理液、抗菌陶瓷、抗菌地板、抗菌纺织品、防嗮化妆品、室内甲醛治理等产品中。 纳米CuO应用前景 催化剂：主要用于国防领域，作为复合固体推进剂的重要成分，用来调节推进剂燃耗性能。 传感器：纳米氧化铜对外界环境的温度，光，湿气等十分敏感，并且可以提高传感器的响应速度，灵敏度和选择性。 在超导，陶瓷，电极活性材料等领域作为一种重要的无机材料有广泛的应用。 用作玻璃，瓷器的着色剂，光学玻璃磨光剂，有机合成的催化剂，油类的脱硫剂，氢化剂。 用于制造人造宝石及其它铜氧化物，用于人造丝的制造，以及气体分析和测定有机化合物等。 用于饲料中，提高铜的表观消化率。 用于抗菌剂，纳米氧化铜具有清洁，高效，能耗低，污染小，被广泛用于医药，纺织等领域。 用于粒子助力制冷器节能，提高热传递效率。 降低冷冻机油的粘度。 提高烟气脱硝性能。 应用范围： 橡胶工业中硫化活性剂，石油化工行业催化及添加剂，是汽车轮胎、飞机轮胎、工业电缆行业材料以及氧化锌陶瓷； 涂料油漆、透明橡胶、乳胶和塑料行业用，可增加产品强度和致密性、粘合性、光洁度； 抗菌抑菌和除臭材料、医药卫生用杀菌材料、玻璃陶瓷杀菌自洁材料、医药行业杀菌敷料； 电子工业和仪表工业、制造电器件、无线电、无线荧光灯、图像记录仪、变阻仪、荧光体； 军事工业：红外吸收材料。   五、纳米氧化锌分散液 项目 Item 标准 Standard 氧化锌(W/%) ZnO 4% 外观 Exterior 乳白略显黄色易流动液体 Milky white slightly yellow liquid PH 7.2   分散液氧化锌含量可以根据需要在30%以下定制

本发明公开一种气体传感器及其制备方法，具有至少一个气体敏感层，气体敏感层包括气体敏感材料薄膜和气体敏感电极，气体敏感材料薄膜的敏感材料是掺有金属钴元素的黑磷材料，厚度为1～10个原子层厚；其中，黑磷材料是由红磷及锡的碘化物制备，钴原子在掺杂的黑磷结构中的原子数所占比例为2％～10％。进一步的，本发明还公开基于该气体传感器用于检测一氧化碳气体的作用，及该传感器制备方法。本发明的气体传感器提高了气敏材料与一氧化碳的结合能力，促进气体分子的吸收，确保了气体传感器的稳定性；也提高了气体传感器的灵敏度和对一氧

大幅度提高奥氏体不锈钢表面硬度（1000HV以上），抗磨损性能，抗疲劳性能，抗应力腐蚀开裂性能，抗点蚀性能。

本实用新型涉及环境技术领域，旨在提供一种包含可凝结颗粒物气体的发生装置。该装置包括温控加热炉，其内腔中设有通过管路首尾依次相连的气体混合室、加湿室和加料室；三个气源出口分别连接多个气体流量计，其中加湿微量注射泵和加湿气体流量计分别接至加湿同心雾化器，加湿同心雾化器的出口连接至加湿室的入口；加料气体流量计与加料微量注射泵分别接至加料同心雾化器，加料同心雾化器的出口连接至加料室的入口；加料室末端设气流出口。本实用新型能够保证可凝结颗粒物稳定发生，模拟烟气含有稳定含湿量；方便清洗，并且减少杂质污染；可使出口烟气温度保持稳定；装置体积小，便于组装、放置，方便进行可凝结颗粒物相关研究。