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新型电池材料绿色合成与高比能电池应用
高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超 过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需 求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材 料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。相对于 LiCoO2，这两种材料 原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显， 并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循 环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高 丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等 突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外 有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前 景巨大。部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级 软包全电池，经18所等权威机构检测鉴定，能量密度超过300Wh/kg， 通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实 现部分电池产品的应用示范。 所需条件支持：希望能获得 60-80 万/年经费与 100-200m2实验室 支持，用于购置大容量控温控压反应釜、连续式沉淀反应釜、箱式气 氛炉、旋转窑炉、电池封装机等设备，进行材料制备的进一步工艺优 化、宏量放大制备以及大容量电池装配试验，推进中试和产业化。
南开大学
2021-04-13
氢能应用路线——一种微型燃气轮机技术
1. 痛点问题
“双碳”目标下，能源结构亟待调整。传统化石能源的清洁高效利用，风电、光伏、氢气等可再生能源的快速推广，使得分布式能源产业迎来了高速发展的窗口期。以微型燃气轮机（单机功率25～300KW，简称“微燃机”）为核心装备的分布式能源技术和储氢调峰技术，将掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮，成为21世纪能源技术革命的主流。
目前，微燃机在我国天然气分布式发电市场已有应用，但整机装备严重依赖进口，国产微燃机在产品性能、质量体系等方面尚未成熟，难以实现产业化及商业推广。研发高效、稳定、长寿命的微型燃气轮机面临空气动压轴承技术、高效紧凑式回热器技术、离心压缩叶轮与向心涡轮技术等多项关键技术，本项成果针对微燃机关键技术提供了解决方案，可以解决微燃机国产化的难题。
2. 解决方案
本项成果覆盖了微燃机研发的多项关键技术，核心包括：
1）ODT_SCPL软件V1.0（软件著作权）
2）一种适用光学诊断的预混气体旋流燃烧试验装置及方法（发明专利申请）
3）空气动压轴承技术（非专利技术）
4）高效紧凑式回热器技术（非专利技术）
5）微燃机离心压缩叶轮与向心涡轮技术（非专利技术）
基于本项成果研制的微型燃气轮机，其产品性能指标达到国际先进水平，以30kW微燃机为例，发电效率达22%，热电联供综合效率80%，具有极高的可靠性、超长使用寿命、低维护成本和超低排放，能适用多种应用场景。
合作需求
（1）场地需求：200平米办公场地，1000平米试验场地用于微燃机的部件研发测试和整机试验测试。
（2）团队需求：初期拟组建一支包含10人左右的技术研发核心团队和10名左右具有燃气轮机设计制造经验的工程师团队。
（3）寻找应用场景：由于微型燃气轮机在我国的起步较晚，目前应用较少，需寻找和挖掘微型燃气轮机应用场景，比如：有独立供电或冷热电需求的学校、商超、医院、数据中心等，有掺氢/纯氢等可再生能源发电需求的分布式能源场景，有汽车增程/辅电需求的汽车制造商，以及有野外用电需求的野战部队等。
清华大学
2022-03-22
氢大米
一、项目分类
显著效益成果转化
二、技术分析
氢大米，产自上海青浦区，品种为粳型常规水稻品种——沪软1212。氢大米和对照大米相比，不同之处是在生长周期中进行了多次氢水浇灌，所产氢大米在产量和品质上均较对照有很大提升。
水稻种植过程中经多次高浓度氢水处理后，氢水稻不仅在生长期内抗逆、抗病性能强，而且产量更高。获得的氢大米与常规栽培获得的同品种大米相比有多个优点，如氢大米的重金属镉含量显著降低，有效降低了食品安全风险；同时，氢大米中钾、镁和铁等微量元素的含量显著增加；氢水灌溉还能显著降低大米的直链淀粉和蛋白质含量、降低垩白率，导致大米口感得到有效改良。总之，氢大米具有重金属含量低、食味和口感明显提升等特性，感观上有亮、软、甜、香等特点。
南京农业大学
2022-07-25
储氢材料
化石能源(煤、石油、天然气等)有限的储量及不可再生性，已无法满足人类的能源需求。同时，化石能源大规模使用产生大量的CO2、SO2、NOx等温室或有害气体，对生态环境造成了严重的负面影响。氢是地球上储量最丰富的元素，具有最高的单位质量能量密度(143.0 kJ/g)，且燃烧产物只有水，右图是一种十分理想的清洁能源载体。下图是理想的氢循环系统，其利用太阳能电解水制取氢气，并将氢气可逆储存于固态储氢材料，按需要应用于燃料电池中。氢气如何高效存储被认为是氢能大规模应用最需解决的首要问题。&n
南京大学
2021-04-14
供氢系统
额定压力（MPa）
35
工作环境温度（℃）
-40~80
单瓶水容积（L）
140、170、210
重量储氢密度（单瓶）
≥3.3（wt）%
瓶组数量（只）
2-8
超压和超温检测和保护功能
有
过流保护功能
有
氢气泄漏检测功能
有
报警控制管理系统
有
产品描述：
拥有十余年压缩气体产品设计生产和制造经验，完善质量管理体系；奥扬氢系统采用轻量化和模块化设计，主要由氢气储存系统、氢气供给系统和氢气加注系统、氢气安全保护系统组成。产品均经过静推强度、冲击强度、气密等试验验证，具有较高的安全性、可靠性、经济性和实用性。
目前有燃料电池客车氢系统、燃料电池乘用车氢系统、燃料电池物流车氢系统、燃料电池重卡车系统、燃料电池有轨电车氢系统四款氢系统产品。
核心特点
◆ 过压保护：设置比例卸荷阀，保护燃料电池的安全；
◆ 过温保护：设置TPRD，保护储氢气瓶的安全；
◆ 过流保护：每瓶设置过流阀，防止管路发生爆裂时，气体泄漏；
◆ 压力监测：设置高、中传感器实时监测系统压力，防止过压危险；
◆ 温度监测：每瓶设置温度传感器，实时监测系统温度，防止过温危险；
◆ 泄漏监测: 设置独立氢气防泄漏传感器，监测系统的氢气泄漏量，防止发生氢气积聚；
◆ 气体放空：独立放散管路，管路压力的快速、安全泄放防止氢气聚集；
◆ 模块设计：产品模块化设计，便于安装和整车布置；
◆ 轻量化：系统固定框架，采用高强度钢材铆合连接。
山东奥扬新能源科技股份有限公司
2021-09-13
水制氢工艺
本项目采用了一种新型制氢工艺，该工艺主要包括四部分：1）铁氧化物与水反应得到纯净的氢气；2）一氧化碳还原铁氧化物；3）还原反应产生的二氧化碳与碳反应生成一氧化碳；4）还原气造气过程中所需碳源由煤经过高温炭化得到。整个工艺过程消耗的是煤和水，得到的产物是纯净的氢气、纯净的一氧化碳和煤炭化释放出的煤气（主要成分是甲烷、氢气和一氧化碳，可直接作为燃气使用）。该方法的优势在于：1）不把煤作为燃料，而将其作为制氢的原料，可以实现煤炭中有害物质的集中处理与转化，从而避免煤炭分散燃烧带来的环境污染和高处理成本。2）煤转化为气体燃料，其能量利用效率大大提高，如煤基氢—电联产系统效率可达75%，纯发电效率达到60%，而传统的煤燃烧发电系统的效率只有33%～35%。3）本方法中氢气和一氧化碳分别在不同的反应阶段，由不同的反应器中分别输出，可以直接得到纯净的氢气和一氧化碳，与传统的煤气化制氢工艺相比，减少了分离、净化环节，工艺更简单。4）各种煤经过高温炭化处理后都可以作为反应所需的碳源，而煤气化制氢工艺则对煤种的适应性有较大局限性。已证实了该工艺的可行性与稳定性，项目目前进入进入中试放大研究阶段。
河北工业大学
2021-04-13
氢内燃机
Ø 成果简介：氢内燃机汽车将是启动氢能源经济的最现实的途径。针对氢内燃机的特殊要求，北京理工大学借助985二期工程经费支持，投资400万元建立了满足内燃机燃用氢气的整套试验台架系统，包括：集成的发动机动力测试系统、满足国际标准的氢供应系统、全天候安全系统、实时柔性标定控制系统、完备的动态测试系统、燃烧测试及排放分析系统。下图为已建成的氢内燃机试验台架。该台架是目前国内唯一的一个能够进行氢燃料内燃机系统开发的专用台架，其整体水平与福特公司的台架系统基本相当。Ø&nb
北京理工大学
2021-01-12
高压储氢装备
氢能是《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》等国家重要战略规划的重点支持方向，氢能的开发和利用已经成为新一轮世界能源技术变革的重要路径。氢能应用的关键之一在千储氢技术，即如何实现安全、高效、经济的氢气储存。高压气态储氢具有设备结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快、温度适应范围宽等优点，在较长时间内将占据氢能储存的主导地位。
浙江大学相关团队在国内最早开展高压气态储氢技术与装备研究，原创性地提出了全多层高压容器结构，为我国首座商业规模制氢加氢站研制成功的拥有自主知识产权、国际上容积最大的全多层高压储氢容器，被誉称为“世界第一罐”；建立了纤维全缠绕高压储氢气瓶结构－材料－工艺一体化的自适应遗传优化设计方法，解决了超薄铝内胆成型、高抗疲劳性能的缠绕线形匹配等关键技术，实现了车载储氢瓶的轻晕化设计与制造，研制成功的车载轻质高压储氢瓶；自主构建了高精度的车载高压储氢容器快充温升仿真系统，率先提出了精确、可靠的温升控制方法，并研制成功车载高压储氢容器安全性能试验系统；主持起草多项国家标准，结束了我国高压气态储氢无国家标准的历史。相关发明专利已被科技部推选为先进能源技术领域的优秀成果。
浙江大学
2023-05-10
氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米 10线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。 研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授权发明专利 2 项。
南开大学
2021-02-01
氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研 究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸 放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材 料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。 结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米 线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善 了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米 线具有良好的可逆储放氢性能。研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授权发明专利 2 项。
南开大学
2021-04-13