产品详细介绍

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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

本发明公开了一种锂电池组均衡系统及方法。本发明将锂电池组的均衡问题分为组内均衡和组间均衡两个层次，锂电池分成若干组，分别和双向 DC-DC 转换器并联，其输出端相互串联作为直流母线和发电系统的输出端以及负载并联。每组内电池通过双向开关连接，同时并联旁路开关，可实现电池动态接入。根据各组平均 SOC 分配各组输出电压实现组间均衡。根据组内单体电池 SOC 控制其动态接入可实现各组内均衡。基于本发明对锂电池组 SOC 进

本发明公开了一种用于薄膜太阳能电池的碳基光子晶体背反射器，由两种结构不同的光子晶体叠加构成，其结构为[A/B]mAE[C/D]nC，其中A；B；C；D；E的厚度分别为d1=50nm，d2=100nm，d3=70nm，d4=140nm，d5=120nm，m；n为两种光子晶体的周期数，m取3，n取4。其制备方法是：RF-PECVD法在普通载玻片上交替沉积a-Si:H和a-C薄膜。本发明的碳基光子晶体背反射器，具有一维光子晶体全角反射，可实现600—1300nm光波段平均75%的反射率，增加光波在太阳能电池吸收层中的传播光程，提高光子利用效率，增加光电流密度和光电转换效率。制备工艺简单。

本发明公开了一种基于掺杂型 NiO 空穴传输层的反式平面结构 钙钛矿太阳能结构及其制备方法。属于新材料太阳能电池领域，现有 技术中钙钛矿太阳能电池存在电池稳定性差、光电转换性能差等问题， 本发明提供了一种基于掺杂型 NiO 空穴传输层的反式平面结构钙钛矿 太阳能电池，其包括在导电基底上沉积一层掺杂一定浓度的 Mg、Li 等杂原子的 NiO 致密层，作为空穴传输层，接着制备一层钙钛矿薄膜 (APbX3，A＝CH3NH3

本实用新型公开了一种能够利用太阳能的地源热泵系统，包括地热单元和太阳能单元；该地热单元包括进水管、N个吸水管、抽水管和水箱，该进水管和N个吸水管均与水箱连通，N个吸水管均与抽水管连通。本实用新型中，能够利用地热资源对水箱内的介质进行加热，通过太阳能单元，利用太阳能对水箱内的介质进行加热，能够对地下热量进行补充，充分利用太阳能与地热资源；利用第一信号检测部件和第二信号检测部件实时的对系统中的温度、流量、压力等信息进行检测，以分析判断系统环路是否发生堵塞、漏水等问题；利用除杂单元对进水管内的杂质进行过滤

世界能源和环境问题的日益严峻使人类对可再生能源和清洁能源的利用空前关注，太阳能的热利用便是可再生能源利用的良好途径。传统的太阳能热利用以家庭方式为主，存在诸多发展限制，因而发展规模化的太阳能热利用技术是未来太阳能利用的趋势。太阳能规模化热利用的最大障碍是其获取受制于气候因素，不能全天候稳定供热，因而必须寻求可靠、经济、环保的辅助能源，以实现热量的稳定供给。燃煤、燃油、燃气、电热等辅助供热方式均存在经济性、环保等限制因素，难以较好地满足使用要求。本项目以高效、环保的空气源热泵技术作为太阳能系统的辅助热源，开发出了『模块化太阳能热泵中央热水系统』成套产品，有效解决了传统太阳能规模化热利用的不稳定及经济性双重瓶颈问题，实现了全天候稳定供热。本产品是一种综合利用太阳能和空气热能，生产和供应50～60℃生活及生产用热水的集中供热成套装置，主要用于宾馆、酒店、健身房、营业性洗浴场所、厂矿和学校集体宿舍、住宅小区等的24小时生活热水集中供应，以及食品、医药、轻纺、化工等生产过程的产品预热或包装洗涤等热水供给。该装置的能量来源约为太阳辐射70％、空气热能20％，电能10％，年综合能效比高达8～12。 本项目的主要技术创新性和领先性在于：①综合经济指标先进，年均综合能效比达8～12，工程规模越大投资的经济性优势越明显。②环境保护方面的优势，本产品90％的能量来源于太阳能和空气能，仅消耗约10％的电能，没有任何环境危害，且初级能源利用率很高。③气候适应能力方面的优势，普通热泵一般难以较好胜任5℃以下的环境温度，本项目产品可胜任-15℃的环境温度并在此温度下保持较高的效率。④技术含量方面的优势，本项目产品采用模块化设计，可根据工程需要随意组合，整个“中央热水系统”只需采用一个控制仪就可实现系统中全部机组和设备控制，实现无人职守自动工作，并具有机组保护、故障诊断、远程监控等功能，用户使用极为简单、方便。 随着我国城市化建设进程的加快及人民生活水平的提高，中央热水工程的发展极为迅速，市场需求急剧增长。太阳能热泵中央热水系统以其远超过其他热水生产方式的经济性优势近年来受到了市场的高度瞩目，我国建设部及许多城市已经颁布了在新建建筑物中使用太阳能的鼓励性政策，江苏、广东等地还通过立法强制推行，这都是本项目发展的有力背景，该项目已经受到了众多厂家的关注。该产品以工程成套的方式销售和安装，市场售价约为每吨产水2～3万元，毛利率约为30％，年产量5000吨，连通工程安装及附属设备产值总计约1～1.5亿，产品可覆盖约4～6个省份，并带动经销商层面利润约500～800万元，目前产品市场需求处于迅速攀升阶段，具有良好发展前景。

过程工业工艺过程是能源利用高度密集和CO2排放的系统。由于工艺系统能源消费的密集性和复杂性，系统中工艺过程、换热网络和蒸汽动力系统的节能一直备受重视。随着人们对CO2减排问题认识的逐渐深入，针对过程工艺系统能量利用中CO2减排与控制的问题也日益显现。如何在提高能源利用效率的同时减少CO2的排放以及如何在提高能源利用效率的节能技术方案中进一步选优成为亟待解决的关键问题。 本项目将采用夹点技术和数学规划技术相结合的方法。夹点技术已成功地在世界范围内取得了显著的节能效果。采用这种技术对新设计而言，比传统方法可节能30-50%，节省投资10%左右；对旧系统改造而言,通常可节能20-35%，改造投资的回收年限一般只有0.5-3年。由于夹点技术能取得明显的节能和降低成本的效果。 本项目的目的在于为过程工业系统提供系统分析和优化集成的方案。对过程工艺系统的能量利用进行夹点分析，找出能量利用不合理的环节和原因；对各装置提出节能改造的初步方案；对公用工程系统进行分析，找出能量利用不合理的环节和原因；提出解决方案并进行调优；从而提出全能量系统优化和CO2排放最小的改造方案。

本发明公开了一种用于多相流沼气池的太阳能增温系统，由太阳能集热器1、蓄热水箱2、热水换热器3、滗水筛5、压榨机6、沼液箱7、过滤机8、加热盘管9、蓄热循环泵10、换热器热水循环泵11、给水泵12、沼液泵13和排液泵14构成太阳能增温支路和余热增温支路两个增温支路。本发明利用蓄热水箱减少了天气对太阳能集热系统的影响，装置结构简单，易于维护，故障点少，故障率低，运行成本低。