1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置， 质子交换膜燃料电池的理论比能量高达32940Wh/kg（ 在地面上使用时可不计空气的质量），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。现在世界各国正在加速其在民用领域的产品开发。 利用质子交换膜燃料电池国产关键原材料，创新膜电极制备方法（“热定型” CCM 制备法）和优化制备工艺，开发出了高性能、大面积的国产材料膜电极批量制备技术。并在模块化燃料电池设计和计算机模拟仿真的基础上，研制出了空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机。该成果获得全国第十九届发明展览会发明金奖。空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机，主要由燃料电池、供气轴流风扇、阳极间歇式排气电磁阀、 DC/DC 稳压器和控制电路板等组成，燃料电池采用阴极与大气贯通的开 放设计和高效的自增湿专利技术，能实现宽功率范围的自增湿发电。在电化学发电过程中，无需进行复杂的热管理和对反应气体进行预加湿，大大地减化了系统结构，提高了系统比功率（ 265W/kg、 211W/L），并降低了成本，是一种实用性很强的新能源发电机。该发电机采用普氢燃料，发电效率可达到 50%以上，功率密度可达到 300mW/cm2 以上，无污染。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。 燃料电池发电机技术指标： 上图： 1.3 千瓦 空冷、自增湿式燃料电池发电机 (43 cells)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，燃料电池备用电源和燃料电池家用电站正在开始商业化）， 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成本较高（采用进口材料成本昂贵）， 而本项目采用“ 863” 计划“ 全国产材料燃料电池发电机” 成果，利用国产原材料制备燃料电池电堆，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 应用说明本项目属新能源发电机领域。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。4 效益分析目前，质子交换膜燃料电池的先进制造水平为：电极催化剂载量为 0.5 毫克/平方厘米（电极）左右，电极性能可以在常压空气条件下达到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生产的情况下， 1 千瓦的质子交换膜燃料电池电堆仅需要使用约 2 克的 Pt 催化剂、 0.2 平方米的质子交换膜、 0.4 平方米的碳纸扩散层和约 0.24 平方米模压双极板。考虑国产燃料电池材料的批量生产，估计能实现的经济指标： 1500 元/平方米（质子交换膜）、催化剂 400 元/克（ Pt）、 300 元/平方米（碳纸）、 600 元/平方米（模压石墨板）。 1 千瓦全国产材料燃料电池堆的关键材料成本可控制在 1500 元以下，这与目前进口材料燃料电池 26000 元/千瓦的成本相比， 国产材料燃料电池堆具有十分诱人的前景，这一批量生产的经济指标已经远远低于电站成本要求 8000 元/千瓦，距离交通动力 500 元/千瓦的产业化目标也为时不远。

其他成果/n提供了基于光纤传感器的水产品冷链测温系统及方法，该系统包括光纤光栅阵列、测温控制终端和监控计算机，光纤光栅阵列与测温控制终端相连，测温控制终端通过局域网与监控计算机相连。本发明利用光纤传感探头与采集控制电路分离的特点，避免电子元件在低温环境下工作，实现了对水产冷链各位置温度的准确测量。

1. 痛点问题 进口冷链产品外包装表面检测出新冠病毒阳性，亟待建立“人物同防”疫情防控体系。2020年10月起，我国多地检出进口冷链产品包装新冠病毒阳性。11月8日，国务院联防联控机制组发布“关于印发进口冷链食品预防性全面消毒工作方案的通知”，推动全国建立进口冷链食品疫情防控体系。 现行的化学消毒方法存在诸多不足，消毒效果不能保证。化学消毒剂处理冷链食品包装面临着诸多适用性新问题：现场人员长期接触的健康风险；人工消毒效率低、作业不规范，消毒效果难保证，监管压力大；化学消毒剂在低温表面消毒能力下降；纸质包装箱受潮破裂，增加食品卫生污染风险，严重影响产品销售。 传统辐照技术用于冷链食品包装消毒的适用性有待验证。直线加速器或钴源产生的伽玛射线，穿透深度大，不可避免会对包装内部食品造成影响。并且进口冷链产品多种多样，对辐照的耐受剂量范围不同，直接处理有可能引起品质劣化，技术适用性仍待验证。 2. 解决方案 核心技术： 1）首次实验证明了电离辐射（伽马射线和电子束）能够有效杀灭新型冠状病毒，获取了辐照剂量与病毒灭活之间的定量关系; 并在P3实验室验证了低能电子束辐照杀灭新冠病毒的可行性和可靠性。 2）发明了电子束杀灭新冠病毒的方法，提出了独具特色的电子束杀灭新冠病毒的整体技术方案，已申请发明专利； 3）发明了低能（120-300 keV）电子帘加速器杀灭病毒的装置，并用于杀灭冷链食品包装材料外表面的新型冠状病毒，已申请发明专利； 核心产品：推出首台适用于进口冷链食品包装表面新冠病毒灭活的电子束消毒装置。 2021年3月29日，本项技术成果通过专家评审，专家组成员包括中国科学院原副院长詹文龙教授、中国疾病预防控制中心首席消毒专家张流波研究员等。

柔性直流换流阀是直流电网构建的核心装备之一。针对换流阀塔多物理场的综合作用问题，提出了多介质共存时复杂导体结构的伽辽金匹配和点匹配结合的快速多极子边界元电场计算方法，提出了阀塔高电场强度区的电位钳制、屏蔽和优化方法；建立了换流阀电-热-流体等多物理场计算模型，获得了金属钳制电极形状对水路局部放电、电化学腐蚀速率的影响等规律；建立了含散热器在内的IGBT子单元的热场整体仿真模型，提出了IGBT内部芯片的稳态与瞬态结温预测模型及其变流量修正方法。研究成果应用于我国±320kV柔性直流换流阀自主研制，有效性在厦门±320kV柔性直流示范工程中得到进一步验证，并推广应用于±500kV及±800kV柔性直流换流阀研制。参与研究的成果“新一代电压源高压直流换流器关键技术及应用”获得2017年北京市科学技术奖一等奖，华北电力大学作为项目主要完成单位排名第3，齐磊教授作为主要完成人排名第10。

项目阶段:在研

随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。

随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。

控软体机器人是智能仿生机器人研究领域的热点方向。然而，如何实现软体机器人运动方向的便捷调控，是该领域目前急需解决的一个关键科学性问题。传统的光刺激调控法，需要将光束集中在软体机器人的某个局部区域，或者沿某个角度或方向去照射软体机器人，使之产生局部的形变差异，进而推动软体机器人沿某个方向前进。例如，在文献中经常看到的场景是，将光束照射在软体机器人的头部，使其后退；照射在尾部，使其前进；从左向右扫描软体机器人，使其右拐；从右向左扫，使其左转。此类光刺激调控法缺乏便捷性，非常不方便。东大科研团队另辟蹊径，构建了多层次结构的液晶弹性体基软体机器人，在不同的结构层次中加入三种分别对520nm、808nm、980nm波段光源响应、且互不干扰的有机光热转换试剂，从而利用可见和红外三个波段光的开/关变化去操控软体机器人的运动方向。和传统的光刺激调控法相比，该方法是通过软体机器人不同区域对光刺激的选择性吸收，来实现整体的形变差异，进而推动软体机器人运动，因此光源的照射位置、方向、角度等因素都不会对运动方向产生根本性影响。该策略为实现软体机器人运动方向的便捷调控提供了新思路。