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

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。

本项目涉及一种高比电容NiO电极材料及制备方法，它具有介孔结构，以可溶性镍盐、表面活性剂和碱液为原料进行水热反应合成前驱体，前驱体焙烧，其中镍盐浓度0.05-2mol/L，表面活性剂浓度为1-20g/L，助表面活性剂与含镍盐溶液的体积比为0.1～0.8∶1，碱液与镍盐的摩尔质量比是1～3∶1。 本项目采用简单易行的水热反应，选择合适的表面活性剂，通过调节添加剂的用量、水热反应时间、热处理温度和时间等一系列实验参数，制备得到高比电容、循环性能优异的纳米NiO。 该材料具有

2019 年 9 月，两个团队合作制备了倍率性能可与传统浆料涂覆正极相比的复合正极，为克服固态电池中电极-电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。相关研究成果日前发表在国际材料学期刊《物质》上

本发明公开了一种以超薄铝膜修饰的 AZO 复合透明电极及以此 透明电极制备的有机太阳能电池。在高真空下，采用薄膜沉积技术在 AZO 基底上沉积一层超薄铝膜，以此调节 AZO 导电玻璃的功函数， 使其成为收集电子的阴极。其中所述超薄铝膜的厚度大约在 0.5～5nm 之间。本发明使用 AZO 取代传统的导电玻璃 ITO，降低了器件的成本， 同时采用超薄铝膜电极修饰层，避免了使用复杂的电极修饰材料，工 艺相对简单，有利于实

项目以改善NPC太阳能电池的光伏性能为最终目的，采用模板组装技术制备高质量的NPC电池用有序大/介孔复合电极膜，该法既简化了制备工艺，又可对薄膜的质量进行控制。该研究推动了NPC太阳能电池的产业化进程，同时该技术符合国家能源可持续发展的需要，在改善日益严重的能源危机及环境污染有非常重要的现实意义。

本发明公开了一种电极材料的制备方法；该方法包括下述步骤： S11 将正硅酸乙酯的无水乙醇溶液与氨水混合，常温反应至完成，离 心清洗并干燥后获得二氧化硅纳米球；S12 将可溶钴盐、可溶碳酸物 和所述二氧化硅纳米球在水中混合，加热反应至完成，清洗并干燥后 获得二氧化硅-钴盐前驱体；S13 将二氧化硅-钴盐前驱体与硫化钠在水 中混合，水热反应至完成，清洗并干燥后获得硫化钴电极材料。本发 明采用模板法制备过渡金属硫化物电极材

课题组发现，氧空位及三价钛等缺陷的存在，不仅可以提高TiO 2

本发明涉及一种锂离子电池正极材料原位碳包覆硼酸锰锂碳复合材料,是 将锂源、锰源、硼源和碳源按比例在分散溶剂中研磨混合均匀,烘干得粉体,再 于管式炉中将煅烧得到六方或单斜相的硼酸锰锂与碳的复合材料。将所得产品 制备成锂离子电池极片组装成电池,有较高的放电容量和良好的循环稳定性。 本发明采用固相方法,耗能少,可批量工业化生产,已申报国家发明专利。