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

项目简介： 随着机械工业的发展和自动化水平的提高， 数控机床的普及， 对工具和耐磨件的要求越来越高。同时随着生活水平的提高， 钟表等饰品的外观要求越来越高。国内外都大

丁二酸应用领域广泛，其中生物可降解塑料PBS是丁二酸最具发展潜力的重要应用领域，生产1吨PBS需消耗0.62吨丁二酸。PBS与其他生物可降解塑料相比，不仅力学性能十分优异，而且价格合理，市场需求量很大。目前国内外已开发成功以丁二酸为原料合成PBS生物可降解塑料技术。专家分析认为，未来我国PBS的年需求量将达到300万吨以上，需消耗丁二酸180万吨，而

项目背景：1.夹层玻璃是由两片或多片玻璃，之间夹了一层 或多层有 PVB 膜，经过特殊的高温预压及高温高压工艺处理后， 使玻璃和中间膜永久粘合为一体的复合玻璃产品。2.夹胶玻璃因 其所具有的安全性、防盗性、隔音型、防紫外线、节能等性能广 泛应用于国内外汽车安全玻璃、建筑安全玻璃、太阳能光伏等领 域。 所需技术需求简要描述：1.PVB 膜片：①汽车前挡风玻璃用 夹层 PVB 膜的抗穿透性。试样规格 2mm 玻璃+0.76mm 胶片+2mm 玻 璃，300mm*300mm.用 2260 克的钢球在一定高度自由落体砸玻璃， 目前可以承受 3.5 米高度，目标需求胶片可以承受 4.2 米高度； ②汽车前挡风玻璃用夹层 PVB 膜的低温抗冲击性。试样规格 2mm 玻璃+0.76mm 胶片+2mm 玻璃，尺寸 300mm*300mm，在零下 20 摄 氏度条件下，用 227 克钢球在一定高度以自由落体方式砸玻璃， 目标需求可以承受 11 米高度。2.聚乙烯醇缩丁醛“PVB”：聚乙 烯醇缩丁醛的生产过程中第一步 PVA+丁醛的缩合反应，目前是 采用盐酸作为催化剂。寻找替代盐酸的催化剂或者无催化剂的方 法，要求替代材料低成本且无污染。  对技术提供方的要求:具有开展项目研发的能力及人员设备支持，以及验证和判断的科研能力，能够提供完整的解决方案。 

本成果发明了推压-膨化-拉伸技术加工聚四氟乙烯中空纤维膜，自主研发了工业化可行的全套加工设备。打破了美国戈尔、日本住友等公司的垄断，填补了国内产品空白。该材料具有孔隙率发达、强度高、耐酸碱、耐腐蚀、耐温等特点，克服了传统膜材的性能缺陷。可采用膜蒸馏或过滤方式处理废水，用于酸性、碱性、腐蚀性强的废水处理领域。本技术已获发明专利 3 项。

带钢连续热处理(包括立式炉、卧式炉)过程是冷轧和热轧带钢生产的重要工序，该过程是在带钢成分确定的情况下，依靠控制热量传递过程来控制带钢内部微观结构的演化，最终完成金相组织的转变，达到控制带钢力学、电磁等性能的目的。因此，温度控制是带钢热处理过程控制的核心，也是热处理质量的根本保证。为了解决带钢连续热处理炉优化控制的技术难题，并克服半理论或纯经验控制模型严重依赖于现场、难以移植和泛化能力有限的不足，本成果基于传热机理模型对带钢在连续热处理炉内的传热过程及其优化控制策略展开相关的理论分析和实验研究。 本成果瞄准带钢连续热处理热过程模型研究,基于传热学的基本原理,精确解析退火炉内辐射换热、对流换热(喷气快速冷却、喷气快速加热)、接触换热(炉辊与带钢之间)、喷雾冷却等传热过程，开发带钢在热处理过程中的温度分布预测软件,准确预测带钢温度分布(包括稳定工况和工艺过渡工况)，带钢温度预测的典型精度在±2.5%以内(90%以上的命中率)，为提高带钢连续热处理的产品质量奠定了基础。在带钢温度精准预测的基础上，基于可行工况集和最优化方法，建立了炉况参数优化策略，大大降低带钢连续热处理工艺切换的效率。

该项目为1998年武汉市科委科技攻关项目，2000年通过专家鉴定,达国内领先水平。安赛蜜甜度为蔗糖的200倍，易溶于水，协同性好，熔点为225 oC（分解）。尤其是在酸性饮料中也有很好的稳定性和甜度，而且安赛蜜在人体内不代谢、不吸收、不蓄集，24小时内可完全排出体外，具有很高的安全性，是世界公认的最具有发展潜力的甜味剂新品种之一。

三烷氧基硅烷是重要的精细化工产品，其结构式为(RO)3SiH。因其具有可水解的Si-OCH3键，又有活泼的Si-H键。硅氢键能与一系列的烯类单体发生硅氢加成，得到各种硅烷偶联剂，有机硅封端固化的醚以及聚丙烯酸酯密封胶和粘合剂等产品，具有重要的应用价值。目前使用最多的为三甲氧基硅烷，三乙氧基硅烷，是近年来很受重视的有机硅中间体。 其传统的制备方法为：以三氯氢硅、相应的醇为原料进行醇解反应，再进行特种精馏方法得到。反应式：CH3SiH + 3ROH      (RO)3SiH + 3HCl↑ 由于该法中原料三氯氢硅沸点低，易水解，故贮运极不方便，且制备过程中产生大量的氯化氢气体，环境污染严重，危险性大，设备腐蚀严重，工艺复杂，成本高，难以达到模生产，严重制约着国内有机硅工业的发展。为此，我们经过多年的研究，采用以硅粉及相应的醇为原料直接合成三烷氧基硅烷，避免了醇解法的缺点，该工艺具有流程短、选择性好、收率高、无环境污染、产品质量大大提高等特点。新工艺经小试、中试各项技术经济指标处于国内外领先水平。反应式：Si + ROH→(RO)3SiH + H2↑