项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等

本产品技术由华南理工大学模式识别与智能系统研发团队开发，获得具有自主知识产权的发明专利和实用新型专利12项。该产品采用最新技术让电极寿命增加了50%以上，节能30%左右，且在全球范围内首次实现了整个控制器都集成再一块核心电路板上，集控制、驱动、电源于一体，既减少了控制器尺寸，又便于售后维护，技术水平处于世界领先地位。该产品主要用于家电、汽车生产线、制冷压缩机、电池、精密五金、航空航天、低压电器、汽配五金等行业的生产过程。目前已在8家企业中得到成功应用，获得广泛好评。

大功率的低纹波、高精度稳定电源和脉冲电源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和医疗、工业生产、环境保护中获得越来越广泛的应用。本项目针对大功率稳定电源和脉冲电源对电流纹波和动态响应的严格要求，提出并实现了采用有源滤波器和负载并联，检测直流侧纹波电压、利用PWM控制技术的并联直流有源滤波器来抑制电流纹波和提高动态响应的方案。其显著优点：在对传感器和电路元

采用理论分析、数值模拟、相似模拟和现场实测等多种综合研究方法，对分岔合并煤层上覆煤层采动后破碎顶板条件下 72 煤安全高效开采综合技术进行系统研究。分析工作面的地质条件，测试工作面煤岩力学参数，掌握工作面煤岩力学特性；分析 71 煤开采对底板破坏影响规律，为工作面超前预注浆加固范围提供依据；针对破碎顶板的特点，分析两柱式和四柱式支架对破碎顶板的适应性，改变淮北矿区传统的破碎顶板采用两柱式支架选型原则，提出适合工作面破碎顶板条件的四柱支撑掩护式支架；确定注浆方案，选取注浆材料，实验优化注浆浆液配比，设计浆液扩散半径，布置注浆孔；现场实测破碎顶板条件下工作面矿压显现及围岩运移特征，为有效的破碎顶板控制技术及顶板管理提供依据。 1）针对试验工作面复杂难采条件，研究提出了采用适应难采条件的四柱支撑掩护式支架结构，并合理设计了支架参数，改变了淮北矿区传统的破碎顶板采用两柱式支架选型原则，为淮北矿区破碎顶板的管理提供了全新途径。 2）研制了具有初撑力高、顶梁整体刚性强，前部支护强度大，密封性好、较大的面向煤壁的水平力、带压移架、底座采用半封底形式，抬架力高、液压系统流量大等特点的 ZZ7600/20/40 新型液压支架，解决了复杂难采煤层工作面易出现煤壁片帮、超前冒顶和支架扎底等难题，保证了工作面安全高效回采。 3）与国内外同类研究相比，创新提出“更换钻头”与“跟管钻进”埋设注浆套管的新方法，研发了经济可行的破碎顶板注浆加固补强技术，有效控制了顶板冒落，为工作面安全顺利回采创造了良好条件，降低了注浆成本，解决了破碎顶板钻孔、埋设注浆套管难的问题。

成果描述：针对磷酸铁锂锂电正极材料存在的不足和制约磷酸铁锂产业发展的一系列问题，本项目通过基于混合溶剂的液相合成方法，利用定向分子组装技术，结合独特的煅烧工艺构建了具有三维（3D）导电网络结构的正极材料，从而制备出具有独特晶体结构、良好导电性、高离子迁移速率和高振实密度的新型改性磷酸铁锂锂离子电池正极材料，同时通过先进的回收利用技术实现了生产工艺的低成本、无污染。市场前景分析：以磷酸铁锂正极材料制备的锂离子电池在移动电源、电动工具、电动自行车、电动汽车以及储能领域中有着极大的市场前景。与同类成果相比的优势分析：通过本项目的实施，达到了以下技术目标： （1）基于混合溶剂的液相法制备工艺的设计，解决现有工艺存在的材料批次间一致性差的不足，实现批次间材料克容量变化＜2%； （2）构建3D导电网络，从而解决制约LiFePO4大规模应用的重大技术难题—材料导电性差的缺陷，将材料的电导率提高到10-2Scm-1； （3）将压烧技术引入LiFePO4制备工艺，结合二次造粒粒径控制技术得到尺寸均一的亚微米颗粒，将材料振实密度提高到1.2gcm-3； （4）以本项目研制的LiFePO4作为正极材料并采用改进工艺装配的锂离子电池将达到如下性能指标： ⅰ 0.1C比容量≥160mAhg-1，1C比容量≥140mAhg-1； ⅱ 循环充放电3000次，常温放电容量高于80%； ⅲ 支持常温50C以上倍率放电，-20℃环境支持20C以上倍率放电，-20℃环境放电容量不低于常温放电容量的80%。 （5）创新反应溶剂和反应副产物的循环回收利用技术，实现生产过程绿色化、低排放和原子经济性，与现有同类材料比较，生产成本降低30%以上。

本装置采用以旋转锥反应器为核心的闪速热解技术，可最大限度地生产生物质油。该技术能以连续的工艺将低品位的生物质(锯末、稻壳、秸杆等有机废弃物)转化为易储存、易运输、能量密度高且具有商业价值的生物质油，同时产生的副产品还有中热值的可燃气和少量的炭。生物质油可以直接用于现有的锅炉燃烧，更重要的一步通过加氢处理和沸石合成技术将生物质油改质为热值较高的烃类燃料，合成为生物质汽油或生物质柴油。该技术为生物质及有机废弃物的有效清洁利用和可再生能源的生产探索了一条新途径。 生物质油除了能量的应用外，也可作为化工工业的重要原料，经GC-MS分析，证明含有数十种有机化合物，它们经过深加工可以制取染料、农药、医药、香料、树脂和助剂等精细化工产品。例如生物质油中的3-甲氧基-4羟基苯甲醛(即香草醛)，广泛用于定香剂、变味剂和调合剂的重要原料。它是一种天然香料，所以价格十分昂贵。因此，生物质闪速热解转化的生物质油作为绿色化工产品的生产原料也具有广泛的应用前景。技术指标 生物质加工量10kg/h            气相滞留期0.1～1秒 生物质颗料尺寸＜2mm          　生物质油产率60%(占生物质原料重量比)

本发明属于介电材料及储能材料制备技术领域的一种聚合物基高储能密度材料及其制备方法，所发明的聚合物基高储能密度材料由通过化学方法用有机物改性的碳纳米管材料和聚合物基体材料组成，具有绝缘性好、密度低、柔韧性佳、低成本及易加工的特点，可应用于信息技术电子器件、介电工程和静电能存储及电容器介电材料。 2 合作方式 商谈。

本发明公开了一种自适应太阳能充电控制器，它是一种利用太阳能向蓄电池充电的控制器，包括蓄电池电压采样电路、温度检测电路、太阳能电池板电压采样电路、太阳能电池板对蓄电池充电的控制电路、负载控制和保护电路。充电由场效应管ＩＲＬ３８０３Ｓ控制，它比一般的可控电子开关转换速度快，而且导通电阻很小。单片机采用ＰＷＭ蓄电池充电模式，保证蓄电池工作在合理的状态，提高蓄电池的使用寿命，同时单片机输出的数字信号控制串接在输出回路的场效应管ＩＲＬ３８０３的通与断。蓄电池接反时，不会烧坏保险及损坏控制器任何部件，负载电路具有过载和短路保护功能。该控制器高效率、电路简单、能够避免太阳能电池板阵列结温过高。 本控制器使用专用CPU芯片和软件实现了充电过程的智能化控制，主要特点包括： 1. 控制器兼容各种充电策略，对于不同种类的蓄电池（如密封铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等）无需更改系统硬件，只需载入不同软件即可实现不同的充电算法，从而满足不同电池的充电要求，使充电过程更加高效可靠。 2. 具有完善的软硬件保护功能，如过充保护、过放保护、短路过流保护、过载保护等，保证了控制器的可靠性。 3. 为实现充电过程控制和保护功能，提供光电池和蓄电池电流电压的高精度测量功能，蓄电池和环境温度的检测功能。 4. 具有蓄电池放电控制功能。蓄电池放电过程与光电池充电相匹配，按照要求可以实现多种充放电模式。 5. 使用PWM（脉冲宽度调制）方式充电过程，保证了较高的充电效率，增加了充电控制的灵活性。 6. 硬件系统全部采用工业级芯片，能够在高温、寒冷、潮湿等恶劣环境下工作。 7. 控制器空闲时工作于低功耗状态，进一步降低系统功耗，提高了充电效率。 主要技术指标： 系统电压24/12V；过充电压26.4/13.2V；过放电压22.2/11.1V；温度补偿-5mV/℃；充电回路压降≤0.26V；放电回路压降≤0.15V；额定充电电流5A；额定负载电流5A；空载损耗≤6mA；工作温度-35℃至55℃。 应用范围： 太阳能的利用对解决能源和环境问题具有重要意义，而能量的存储和释放是利用太阳能的关键技术，太阳能充电控制器可广泛应用于太阳能利用的领域。太阳能充电控制器可以用于太阳能路灯、太阳能广告灯、太阳能草坪灯等的蓄电池充电控制中，其应用范围和前景广泛。

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。