本实用新型公开了一种液体燃料喷雾扩散燃烧特性研究系统。包括定容燃烧弹弹体、进气系统、排气系统、点火模块、加热模块、高压共轨系统、数据采集模块、纹影成像系统、激光诊断系统、电控单元。本实用新型可以研究不同初始压力和温度下，不同液体燃料的喷雾扩散燃烧特性。实验时，利用点火模块将预先充入在定容燃烧弹内的预混可燃气体点燃，在定容弹内产生高温高压的环境以模拟柴油机压缩上止点附近缸内高温、高压的环境，在定容弹压力下降到设定值时，控制单元控制喷油器将高压燃油喷入定容弹内，燃油在定容燃烧弹内迅速雾化并被压燃，利用纹影成像系统同步记录燃油压燃燃烧火焰传播过程，结合激光诊断技术研究不同液体燃料的喷雾扩散燃烧特性。

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

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。

2020年3月19日，《自然-通讯》（Nature Communications）杂志在线发表了北京师范大学地理科学学部何春阳教授团队的最新研究成果，定量评估和揭示了中国空气污染防控政策成效，指出中国依然需要在未来实施更强有力的空气质量控制政策。该论文题为“中国需要进一步改善空气质量以减少PM2.5污染导致的人口死亡（Stronger policy required to substantially reduce deaths from PM2.5 pollution in China）”。 PM2.5污染是指直径小于2.5μm的细颗粒物散布在空气中，进而影响人类福祉与健康的现象。联合国可持续发展目标3.9明确指出，到2030年，需要实质性地减少危险化学品以及空气、水和土壤污染导致的死亡和患病人数。根据全球疾病负担项目最新的测算结果，中国每年有近一百万人死于PM2.5污染。为了控制空气污染及其负面影响，国务院于2013年施行了“大气污染防治行动计划”（以下简称“大气十条”），计划到2017年将城市中的PM2.5浓度降低10-25%。该计划的整体投入约1.7万亿人民币（约合2700亿美元），覆盖了中国三百多个地级行政区，横跨能源、工业、交通、法律和法规等多个部门，是一项前所未有的空气污染防治行动。2018年，中国生态环境部宣布该计划设定的PM2.5浓度控制目标顺利达成。然而，“大气十条”相关的PM2.5污染防控所带来的健康效益依然缺乏定论。 评价“大气十条”健康效益的难点在于，PM2.5污染致死人数受PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等多个因素的共同影响。目前已有研究往往使用PM2.5污染致死人数在2013-2017年的变化量来近似表示“大气十条”所带来的健康效益，也有研究通过假设其它因素不变来量化PM2.5浓度变化的影响。但是，这些研究都很难区分各个因素的相对贡献，部分结果甚至相互矛盾。施行“大气十条”究竟产生了多少健康效益依然缺乏定论。 为此，该研究结合长期的PM2.5监测数据和最新的流行病学模型，对比了实施“大气十条”前后（2000-2013和2013-2017）中国PM2.5污染致死人数的变化趋势。同时使用解构的思路量化了PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等因素对于PM2.5污染致死人数变化趋势的影响，全面揭示了“大气十条”通过减缓PM2.5污染所产生的健康效益。结果表明，中国的PM2.5污染致死人数在2000-2017年总体呈现增加趋势，从2000年的71.4万人增加到了2017年的97.1万人，增加了36.1%，年均增长率为1.8%。“大气十条”实施以后中国的PM2.5污染致死人数依然呈现增加趋势，但是年均增长率在2013年以后有所下降。2000-2013年，中国的PM2.5污染致死人数新增了22.1万人，年均增长率为2.1%。而在2013-2017年，中国PM2.5污染致死人数增加了3.6万人，其年均增长率为1.0%，明显低于实施“大气十条”之前的水平。进一步的解构分析表明，由于实施“大气十条”后PM2.5浓度降低，2017年的PM2.5污染致死人数比2013年减少了6.4万人。 在此基础上，该研究进一步探索了2030年PM2.5污染致死人数在两种不同的PM2.5控制政策情景（趋势情景和强力政策情景）下的变化趋势。研究假设趋势情景中，中国会延续现有的空气质量控制力度，人口加权的PM2.5浓度会在2030年逐渐降低到35μg/m3（中国现行的空气质量标准）。而在强力政策情境中，中国会采取更加严格的空气污染控制政策，人口加权的PM2.5浓度会在2030年大幅度降低至10μg/m3（世界卫生组织公布的空气质量标准）。与此同时，人口和年龄结构按照现有趋势发展，而疾病死亡率由于医疗保健水平的提高而进一步降低。该研究的预测结果表明，趋势情景中PM2.5污染致死人数将在2030年达到95.3万人，仅比2017年降低了2%。而在强力政策情景中，PM2.5污染致死人数将在2030年达到55.0万人，比2017年降低了40%以上。这意味着，如果延续当前政策趋势，虽然PM2.5浓度依然会有所下降，但是由于老龄化等其它因素的影响，PM2.5污染致死人数依然很难实现可持续发展目标3.9所提到的“实质性”降低的目标。中国依然需要在未来实施更强有力的空气质量控制政策，才能够一定程度上抵消老龄化等因素的影响，使得PM2.5污染致死人数“实质性”地下降（图2）。 该研究的主要贡献是通过解构分析全面认识了PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等多个因素对PM2.5污染致死人数变化的影响，进而准确地估算了施行“大气十条”所带来的健康效益。同时，该研究还综合考虑了各个影响因素的变化，对未来PM2.5污染致死人数进行了预测，为中国制定未来的环境政策，实现相关的联合国可持续发展目标提供了重要参考。

2020年3月19日，《自然-通讯》（Nature Communications）杂志在线发表了北京师范大学地理科学学部何春阳教授团队的最新研究成果，定量评估和揭示了中国空气污染防控政策成效，指出中国依然需要在未来实施更强有力的空气质量控制政策。该论文题为“中国需要进一步改善空气质量以减少PM2.5污染导致的人口死亡（Stronger policy required to substantially reduce deaths from PM2.5 pollution in China）”。 PM2.5污染是指直径小于2.5μm的细颗粒物散布在空气中，进而影响人类福祉与健康的现象。联合国可持续发展目标3.9明确指出，到2030年，需要实质性地减少危险化学品以及空气、水和土壤污染导致的死亡和患病人数。根据全球疾病负担项目最新的测算结果，中国每年有近一百万人死于PM2.5污染。为了控制空气污染及其负面影响，国务院于2013年施行了“大气污染防治行动计划”（以下简称“大气十条”），计划到2017年将城市中的PM2.5浓度降低10-25%。该计划的整体投入约1.7万亿人民币（约合2700亿美元），覆盖了中国三百多个地级行政区，横跨能源、工业、交通、法律和法规等多个部门，是一项前所未有的空气污染防治行动。2018年，中国生态环境部宣布该计划设定的PM2.5浓度控制目标顺利达成。然而，“大气十条”相关的PM2.5污染防控所带来的健康效益依然缺乏定论。 评价“大气十条”健康效益的难点在于，PM2.5污染致死人数受PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等多个因素的共同影响。目前已有研究往往使用PM2.5污染致死人数在2013-2017年的变化量来近似表示“大气十条”所带来的健康效益，也有研究通过假设其它因素不变来量化PM2.5浓度变化的影响。但是，这些研究都很难区分各个因素的相对贡献，部分结果甚至相互矛盾。施行“大气十条”究竟产生了多少健康效益依然缺乏定论。 为此，该研究结合长期的PM2.5监测数据和最新的流行病学模型，对比了实施“大气十条”前后（2000-2013和2013-2017）中国PM2.5污染致死人数的变化趋势。同时使用解构的思路量化了PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等因素对于PM2.5污染致死人数变化趋势的影响，全面揭示了“大气十条”通过减缓PM2.5污染所产生的健康效益。结果表明，中国的PM2.5污染致死人数在2000-2017年总体呈现增加趋势，从2000年的71.4万人增加到了2017年的97.1万人，增加了36.1%，年均增长率为1.8%。“大气十条”实施以后中国的PM2.5污染致死人数依然呈现增加趋势，但是年均增长率在2013年以后有所下降。2000-2013年，中国的PM2.5污染致死人数新增了22.1万人，年均增长率为2.1%。而在2013-2017年，中国PM2.5污染致死人数增加了3.6万人，其年均增长率为1.0%，明显低于实施“大气十条”之前的水平。进一步的解构分析表明，由于实施“大气十条”后PM2.5浓度降低，2017年的PM2.5污染致死人数比2013年减少了6.4万人。 在此基础上，该研究进一步探索了2030年PM2.5污染致死人数在两种不同的PM2.5控制政策情景（趋势情景和强力政策情景）下的变化趋势。研究假设趋势情景中，中国会延续现有的空气质量控制力度，人口加权的PM2.5浓度会在2030年逐渐降低到35μg/m3（中国现行的空气质量标准）。而在强力政策情境中，中国会采取更加严格的空气污染控制政策，人口加权的PM2.5浓度会在2030年大幅度降低至10μg/m3（世界卫生组织公布的空气质量标准）。与此同时，人口和年龄结构按照现有趋势发展，而疾病死亡率由于医疗保健水平的提高而进一步降低。该研究的预测结果表明，趋势情景中PM2.5污染致死人数将在2030年达到95.3万人，仅比2017年降低了2%。而在强力政策情景中，PM2.5污染致死人数将在2030年达到55.0万人，比2017年降低了40%以上。这意味着，如果延续当前政策趋势，虽然PM2.5浓度依然会有所下降，但是由于老龄化等其它因素的影响，PM2.5污染致死人数依然很难实现可持续发展目标3.9所提到的“实质性”降低的目标。中国依然需要在未来实施更强有力的空气质量控制政策，才能够一定程度上抵消老龄化等因素的影响，使得PM2.5污染致死人数“实质性”地下降（图2）。 该研究的主要贡献是通过解构分析全面认识了PM2.5浓度、人口数量、年龄结构和疾病死亡率等多个因素对PM2.5污染致死人数变化的影响，进而准确地估算了施行“大气十条”所带来的健康效益。同时，该研究还综合考虑了各个影响因素的变化，对未来PM2.5污染致死人数进行了预测，为中国制定未来的环境政策，实现相关的联合国可持续发展目标提供了重要参考。

一、 项目简介 一种基于土壤-空气换热回收的新型建筑新风系统,其技术的主要特点是充分利用浅层地表土壤来预冷或预热新风，然后通过室内外空气热回收利用，达到降低建筑新风负荷、节约能源的目的，可以广泛应用于各类居住建筑和公共建筑中，市场前景非常广阔。二、 项目技术成熟程度已完成现场实验、中试工作，已经建立了示范系统，该技术正处于市场推广阶段。三、 技术指标该项目采用专业土壤-空气换热系统设计软件(EAHE Designer)，能够完成不同气候条件以及干、湿工况下土壤-空气换热系统的优化设计，最大程度提高地下换热效率；在全热回收机件设计上，采用了新型强化换热技术，改善空气换热效率，提高全热回收效率。整体性能处于国内领先水平。主要性能指标如下：1）地下换热效率不低于0.7-0.85；2）室内CO2浓度不高于800ppm（国标规定小于1000ppm）；3）全热回收装置效率不低于80%；4）系统节能率不低于30%。已经获得实用新型专利“一种基于土壤-空气换热的建筑新风系统”（ZL2012 2 0288881.8）四、 市场前景我国约90%以上既有建筑都属于高能耗建筑，其中新风能耗约占建筑空调、供暖能耗的20-30%和50-60%，因此降低新风系统能耗已经成为建筑节能的重点内容之一。2013年1月6日发布了《国务院办公厅关于转发发展改革委、住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》指出：城镇新建建筑将严格落实强制性节能标准，“十二五”期间，完成新建绿色建筑10亿平米；到2015年末，20%的城镇新建建筑达到绿色建筑标准要求。对于政府投资的国家机关、学校、医院、博物馆、科技馆、体育馆等建筑，直辖市、计划单列市及省会城市的保障性住房，以及单体建筑面积超过2万平米的机场、车站、宾馆、饭店、商场、写字楼等大型公共建筑，自2014年起全面执行绿色建筑标准。该项目属于低碳节能、绿色环保技术，其成功研发和推广将对建筑节能领域产生积极影响，市场前景非常广阔。五、 规模与投资需求投资规模约为100-200万元，对厂房无特殊要求，主要涉及风管、空气换热器等部件加工。前期可以委托企业按图纸定制加工系统部件，后期可以自行生产相关部件，具体设备面谈。六、 生产设备具体设备面谈。七、 效益分析该技术可广泛应用于住宅、工厂、行政办公、商业建筑、学校、实验室、会议室、餐厅等中小规模建筑类型，单体建筑规模主要为200-1200m2。单位建筑面积建设费用在150-200元，推广50万平米可获得销售额接近1亿元左右。八、 合作方式技术入股，技术转让等形式, 或面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人：王华军，电话：15122700298，邮箱：huajunwang@126.com十、 附件：图1 土壤-空气换热回收建筑新风系统示意图图2 土壤-空气换热器优化设计示意图

研究团队 2013 年针对中国室内空气环境与儿童健康课题，进行了 450 余个住宅家庭室内空气品质的检测，还曾经对多幢公共建筑的室内空气品质进行测量，积累了丰富的建筑室内空气品质检测经验。主要检测参数有：颗粒物浓度（PM2.5、PM10 等）、二氧化碳（CO2）、甲醛（HCOH）、有机化合物（VOCs）、苯系物、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、氨（NH3）、氡、菌落等，并对室内部分污染源的处理和消除提供科学公正的咨询服务。

本项目产品应用于换热器中(如空调中冷凝器、蒸发器或表冷器)，可用于能源、动力、石油、化工、制冷和空调等国民经济支柱产业。本成果是换热器中空气侧的传热强化技术。本项目从传热学基本原理出发，并结合传热与流动的数值模拟方法，通过对影响翅片性能的参数进行优化设计获得近似优化参数组合，在保证换热能力的条件下，可节省换热器的管材和翅片材料。 该成果发展了强化传热的原理，在翅片侧强化传热的设计原理和准则上有所改进突破，已形成的具有完全自主知识产权的新型换热技术，具有广泛的工程应用前景。