成果简介：在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集，浓缩和提纯。 项目来源：自行开发 技术领域：新材料 应用范围：在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集，浓缩和提纯。 现状特点：目前已完成实验室模拟样品的分离和富集。 技术创新：采用离子交换纤维柱逐个分离提纯含铁铟和锌混合溶液中的铁、铟和锌。 所在阶段：可行性研究 成果知识产权：发明专利申

工艺：离子膜法 物理属性：纯品为无色透明液体，吸湿性很强，腐蚀性强。 主要用途：是重要的化工基础原料，广泛用于纺织印染、冶炼、医药、涂料等行业。同时具有食品级的生产许可证，可作为食品添加剂使用。 技术指标 序号 项目 液碱 优等品 一等品 1 浓度 32% 熔点(℃) 318.4 沸点(℃)  1390 相对密度(水=1)  2.130 2 氢氧化钠          ≥ 32.0 3 碳酸钠           ≤ 0.04 0.06 4 氯化钠           ≤ 0.004 0.007 5 三氧化二铁         ≤ 0.0003 0.0005 6 二氧化硅          ≤ 0.0015 0.003 7 氯酸钠           ≤ 0.001 0.002 8 硫酸钠           ≤ 0.001 0.002 9 三氧化二铝         ≤ 0.0004 0.0006 10 氧化钙           ≤ 0.0001 0.0005

应用的最广的质子交换膜是由美国杜邦公司生产的Nafion膜，Nafion膜高的甲醇渗透率导致甲醇燃料电池的性能下降，针对这个问题我们以PBI为基体，通过添加两亲性修饰的PAMAM树枝状大分子（ZC-PAMAM），制备了复合型质子交换膜，与Nafion相比，PBI/ZC-AMAM复合膜在保持较高电导率的同时，甲醇渗透率下降了一个数量级，具有很好的应用前景。

本发明涉及一种以有机聚合物为基质的反相弱阴离子交换混合模式色谱固定相的制备方法。本发明针对硅胶作为固定相基质耐受pH值范围窄，以及高交联苯乙烯-二乙烯苯微球不容易衍生化反应的限制，制备了耐受pH值范围宽，含有大量的环氧基而易于衍生化的单分散性好的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球基质；本发明通过在高交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球引入十八烷基胺，制备了反相/弱阴离子交换混合模式色谱固定相；通过色谱表征表明该固定相具有空间选择性、氢键作用、π-π作用和疏水性等多种分离作用机理；可用于十三种亚硝胺完全分离，显示出良好的分离效果。

质子交换膜燃料电池在车用动力能源，分布式发电站，便携式电子产品等领域具有很好的应用前景，因而受到广泛关注。然而应用最广的Nafion质子交换膜存由于脱水导致电导率降低，无法在高温下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制备聚合物电解质膜常用的材料，PBI 的热稳定性极好，熔点高于600oC，化学稳定性好，并且具有良好的机械强度，是一种优异的聚合物电解质膜材料。然而PBI 本身并没有离子导电的能力，虽然采用离子基团修饰的方法能够提高PBI 的导电性，但是修饰之后的PBI 溶解性能发生变化

"燃料电池是一种能量转换装置，它将外界供给的反应物质的化学能用电化学的方式直接转换成电能。 氢燃料电池是以氢气为燃料、固体导电膜为电解质的燃料电池，有时直接称为质子交换膜燃料电池。燃料电池是一个发电系统，由电堆和辅助系统组成，其中电堆由膜电极和双极板组成，膜电极由催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成。 本项目不仅具有燃料电池系统集成技术，还具备包括催化剂、膜电极等的核心材料技术。产品可以应用于燃料电池汽车、固定式与便携式电源等。 燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题、环境污染问题、气候变化理想方案。 本项目符合国务院于2015年5月8日发布的《中国制造2025》中对燃料电池发展目标的要求；满足财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委于2016年12月29日联合发布的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中对燃料电池汽车所享受的国家补贴的要求。"

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

        研发团队针对NASICON型结构钠离子电池正极材料面临的瓶颈问题，通过新颖的合成方法和材料晶体结构设计理念，成功开发了具有自主知识产权的长寿命、高功率和低成本的钠离子电池及其超稳定的正极材料。材料合成方法简单，反应条件温和，不需要特殊设备，目前已完成实验室中试，具备了公斤级的制备能力。成果具有高的振实密度，可实现高体积能量密度，具有非常优秀的实用化潜力。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持

本专利依托国家自然科学基金项目：有序纳/材料的设计、合成及其质子传输性质研究（编号：20704004）。主要是应用基础研究，探索构筑新型高性能杂化质子传输膜的新方法。 本发明主要提供一种新型纳/微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法。通过将磺化的介孔二氧化硅粒子与磺化聚酰亚胺溶液共混；或在聚酰亚胺及其前驱体溶液中直接加入含有模板剂的二氧化硅溶胶；或以胶体晶模板法制备三维大孔聚酰亚胺膜并向大孔中灌入含有磺酸基或巯基的二氧化硅溶胶，从而将无机的二氧化硅引入到聚酰亚胺中，形成了具有纳/微米孔结构有机-无机杂化聚酰亚胺质子交换膜。本发明由于在制得的复合质子交换膜中引入了无机二氧化硅，所以膜的机械性能有明显的改善，甲醇渗透率也得到了明显的降低，同时由于存在介孔或微孔结构，为质子传输提供了良好的通道，从而有利于质子传导率的提高（大约提高20-50%）。与当前报导和应用的质子传输膜相比，加工方法相对简单，成本低，特别适合于高温条件应用，因此相对于商业化的Nafion117有一定的优势，且在质子传输特性和抗甲醇性方面有较大的改善。

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。