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

1. 痛点问题 由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。 另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。 2. 解决方案 模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。

新一代网络关键设备，创新性的提出感知、计算、存储一体化智能网络体系架构，在网络核心节点设备引入大数据人工智能方法，突破网络简单转发能力，实现流量智能感知与分析。 

本发明公开了一种动态 MPLS 卫星网络中的标签交换方法，包括步骤 1：标签分发协议过程中的对 等体发现，其具体实现是通过 Hello 消息邻居的实时更新进行对等体发现；步骤 2：建立与维护标签分 发协议的会话；步骤 3：建立与维护标签交换路径。利用本发明提供的卫星 MPLS 网络中的标签交换方 法，能够有效地解决 MPLS 标签交换路径上因为卫星通信网络的链路环境、网络拓扑结构变化所导致的 卫星链路断开从而使数据无法转发的问题，能够很好的适用

Ø  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。Ø  项目来源：自行开发Ø  技术领域：新材料Ø  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。Ø  现状特点：目前已完成实验室模拟样品的分离和富集。Ø  技术创新：采

本成果的基本原理是利用溶液除湿剂将湿空气进行除湿干燥，然后进入蒸发冷却器将空气等焓加湿，实现将空气与制冷工质-水的显热转化为湿空气潜热，达到降温要求。利用此基本原理可以构建不同用途模式的循环系统实现舒适度好的辐射供冷系统、空气品质高的热湿独立处理系统、蒸发冷冻技术等.

 主要从事蒸发过程及设备、工业废水的综合治理、化工设备设计等方面研究开发与推广。完成开发、设计的降膜蒸发器、L型蒸发器、强制循环蒸发器、自然循环蒸发器、真空闪蒸结晶器、多效蒸发装置、含氯化铵废液的蒸发回收技术、制碱母液的综合回收处理技术等已成功应用于全国几十家企业的蒸发系统中，取得了明显的经济效益和社会效益。是《化学工程手册》、《石油化工设计手册》等蒸发篇的编写单位。一、含氯化铵废液的综合处理技术（发明专利：ZL 99 1 00015.3）1、技术特点该技术是一种对含氯化铵工业废水综合治理并从废水中回收氯化铵的工艺，具有以下技术特点：  (1)利用多效蒸发工艺使二次蒸汽得到多次利用，因而降低了生蒸汽的消耗，降低废水治理及回收产品的成本。  (2)使用热泵蒸发技术，将低品位能源，通过热泵后变为高品位能源，消耗较小的动力，得到较大的二次能源，从而降低了工艺成本。  (3) 采用低温蒸发路线，使蒸发系统全部或部分为真空蒸发，采用真空蒸发的目的是保证设备不被腐蚀，一般设备使用寿命在10年以上。设备折旧费的减小，使得废水治理和回收产品的成本降低。(4) 采用常温结晶工艺路线，使蒸发后废液直接进入结晶器。采用直接结晶省去能耗较大的低温冷却系统系统，便于节约一次能源。(5) 本项技术不产生二次污染。工艺过程的产物，一是固体氯化铵产品，一是蒸发冷凝水，可达标排放。工艺中冷却水闭路循环使用。(6) 本技术使用降膜蒸发器，在蒸发器外设置两个小流量的循环泵，开一备一，保证降膜蒸发器生产中不停机，另外本技术使蒸发系统中的溶液不达到饱和，因而蒸发器中没有结晶析出，产生垢层机会少，使得清洗蒸发器周期延长，开工率较高。小流量的循环泵，耗电量较少。目前本项技术不仅解决了含氯化铵工业废水对环境的污染，而且有较高的经济效益。本工艺技术目前已在河北、浙江、山东、河南、天津、内蒙、广东等省推广应用，直接经济效益好，环保效益巨大。且本项目所研究开发的废水治理工艺，也可在其它工业废水的综合治理中推广应用。2、应用实例：浙江大洋化工有限公司，该企业生产主产品为碳酸钾，副产品为含氯化铵溶液，处理能力为12吨/小时，其中含有氯化铵10%，蒸汽消耗量为0.4吨蒸汽/吨水。项目厂家列表如下：企业名称 项目名称 时间河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发一期、二期工程 2001年河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发二期扩建工程 2004年浙江大洋化工股份有限公司 碳酸氢钾与氯化铵蒸发工程 2001年山东兖矿鲁南化肥厂 氯化铵蒸发 2002年内蒙古和发稀土科技开发股份有限公司 稀土冶金中氯化铵废水处理工程 2003年浙江省常山化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年深圳环保垃圾处理站 氯化铵蒸发 2006年济源市大洋化工有限公司 氯化铵蒸发 2005年郑州方泰化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年青海盐湖元通钾肥有限公司 硝酸钾与氯化铵蒸发工程 2007年山西文通盐桥复合肥有限公司 碳酸钾与氯化铵蒸发工程 2008年天津北方食品有限公司 硫酸铵废水蒸发处理工程 2008年广州正川环保工程技术有限公司 氯化铵三效蒸发工程 2009年3、现场图片 天津北方食品有限公司 三效蒸发现场 浙江大洋化工股份有限公司 蒸发现场二、制碱母液综合处理技术（发明专利：ZL 2009 1 0068695.6）1、技术特点：制碱母液为含氯化铵、氯化钠、碳酸氢根的废水，综合治理采用蒸氨、蒸发、结晶及分离工艺处理。蒸发采用多效、热泵、真空蒸发工艺，选用降膜蒸发器及强制循环蒸发器，三效混流流程，蒸发过程中结晶析出氯化钠，蒸发后再冷却结晶析出氯化铵。本技术有效降低了设备操作温度，二次蒸汽和冷凝水可重复使用，减小了氯化铵溶液对设备的腐蚀，节约能源，降低成本，提高了生产效率，减少环境污染，该技术已成功应用于工业生产。该技术解决了纯碱工业中多年来一直未能很好解决的热法氯化铵生产难题。2、应用实例：衡阳裕华化工实业有限公司，是专门生产小苏打、工业盐和农业氯化铵的高新民营企业。处理量：600吨/天，回收氯化铵100吨，32吨氯化铵，12%的氨水40吨，蒸汽消耗量为0.45吨蒸汽/吨水。唐山三友化工股份有限公司-氨碱法纯碱生产中滤后母液浓缩排盐处理工程，该项目处于建设阶段，近期开车运行。该项目处理能力为每小时160吨，其中蒸水量为80吨/小时，回收氯化纳3吨/小时，蒸汽消耗为生蒸汽消耗20吨，废热蒸汽40吨。该项目为技改项目，解决了原主工艺中氯化钙处理中蒸发能耗高的问题。3、现场图片衡阳裕华化工实业有限公司 蒸发现场联系人：史晓平 13323307376 E-mail：xpshi@hebut.edu.cn    胡柏松 13752262297 E-mail：hubaisong@163.com

有效提高换热器的传热能力是节能的重要途径，通过采用更高性能的高效管即可实现。本装置为采用新型传热方式（高真空度下的喷淋降膜蒸发）的新产品性能设计研制测试台，可用于水及制冷工质在水平光管及管束上的喷淋降膜蒸发传热性能试验，目的在于对降膜蒸发强化传热技术进行研究与开发。用于制冷工质的喷淋降膜蒸发传热性能试验装置的研发在国内尚未见公开报道，本装置的设计与研制有创新性。测试台主要技术指标达到国际先进水平。3）对水在水平光管及管束上的降膜蒸发过程进行实验研究，工作参数（压力、流量和温度）范围应符合现有工程实际使用范围，可对喷淋流量、热流密度、饱和温度、过热度及几何参数（管径、间距、管型）等对换热性能的影响进行重点研究。 测试台主要参数： 1） 壳程压力（绝对压力）   0.8 -1.0kPa 2） 制冷剂（水）流量   0.5-2.0 kg/m/min， 3） 喷淋水温            5 ℃ 4） 冷冻水出口水温      7 ℃ 5） 采用喷淋型式 6） 传热温差最小可达2℃左右。 测量及控制精度： 1）测量精度要求：      温度±0.1℃，流量±0.04 kg/min，绝对压力±0.15% 2）控制精度要求 温度±0.1℃，流量±0.1 kg/min，绝对压力±0.5%， 温度和流量采用全自动控制。

单管的性能是设计换热器时最主要的参考依据，以往的实验系统通常是分别 建立蒸发和冷凝实验台并利用压缩机来进行循环。这样实验系统投资和占地都比 较大，同时由于压缩机的限制可以实验的制冷剂工质也是有限的。开发的一体化 实验台建蒸发和冷凝合成一个实验台，同时利用制冷剂泵作为循环动力，可以对 几乎所有的工质进行相关实验大大减小了实验系统的投资，也使得实验范围得到 了极大的拓宽。

本发明公开了一种基于碳材料蒸发发电的热电转换装置，该装 置包括壳体、绝热层、导水结构、循环工质、蒸发发电层和电极；其 中，壳体与上密封结构、下密封结构一起构成密闭腔体，密闭腔体的 顶端作为冷端，底端作为热端；循环工质与蒸发发电层设置在腔体内， 循环工质与蒸发发电层接触；蒸发发电层竖直设置，两个电极分别设 置在蒸发发电层的上下端面；下端面的电极与密闭腔体的热端之间存 在间隙；导水结构位于密闭腔体内，用于引导冷凝后的循环