该反应器可在较低工作温度下实现甲醇高效重整制氢，在275oC下可以实现94%以上的甲醇转化率，重整气中H2含量为74%，CO2含量为25%，CO含量为1%。经过36小时连续测试后性能稳定。单片反应器输出功率约12W。该反应器可与蒸发器进行集成，用于为小型便携式燃料电池堆栈供燃料气。相关研究结果已发表SCI论文两篇，所申请发明专利处于实质审查阶段。成熟度：已有样品技术创新类型：改革创新期望技术合作方式：技术入股

1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置， 燃料电池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。燃料电池在发电过程中，除了提供电能以外，还会产生废热。所以传统燃料电池电堆中，单片燃料电池之间通常设有冷却板，需要采用大流量的空气或者冷却水来为燃料电池散热。而燃料电池工作时需要氢气作为燃料，如果以储氢合金作为氢源，则储氢合金在释放氢气时会吸收热量。 本成果将燃料电池与储氢单元进行结构的耦合，可利用储氢合金来部分吸收燃料电池发电时产生的废热，既解决了燃料电池水管理和热管理的难题，又能解决储氢单元放氢稳定性的问题，还能降低燃料电池系统寄生功率，提高系统的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料电池的性能参数。本成果耦合型质子交换膜燃料电池解决了质子交换膜燃料电池的水热管理问题，能够使燃料电池系统结构更加紧凑，能量密度和功率密度更高。 上图 耦合燃料电池的内部结构及外部结构图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，燃料电池家用电源已经在日本产业化），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价格较高（采用进口材料成本昂贵），而本项目利用国产原材料制备燃料电池电源，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 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而且各行各业对新型电源的需求比较迫切，因此本成果具有较大的推广空间。 如批量生产， 本电源价格每台约 1500 元/千瓦。 来自政府的资金补助以及军事、工业、新能源等应用领域的直接采购是使燃料电池电源商业化逐渐兴盛的主因。据美国市场研究机构 Pike Research 估计， 2016 年市场上的主力燃料电池产品功率将在 100W~2kW 之间，用于替代部分铅酸电池和柴汽油发电机，主要应用于船舶、 专用车、无人载具、 战场支持系统、 备用电源、 应急电源等。

高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”，冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程，各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此，有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化，准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况，使生产全流程始终处于最佳工作状态，从而确保夹杂物的精准控制，最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时，通过模型的优化计算，可以根据不同钢种的性能需求，对钢种的生产工艺进行定制化设计。 （1）高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究： − 精炼过程宏观流动数学模拟：计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动，同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学：研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响；耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。 − LF 炉内夹杂物尺寸动力学：建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型，确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为，预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。 − LF 炉内夹杂物预测模型：将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合，建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究 − 中间包内宏观流动数学模拟研究：计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。 − 中间包内夹杂物动力学研究：耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化，确定中间包内各位置的反应速率。 − 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合，建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究 − 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究：通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响，以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出，确定温度变化对夹杂物影响机理。 − 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究：研究结晶器过程钢液、渣相的运动，使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成，计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。 − 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究：计算铸坯凝固过程钢液成分偏析，与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算，预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为，预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。 − 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立：通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合，建立结晶器凝固过程多元反应预测模型，实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。 （4）高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用 − 模型的验证和优化：高品质钢制造进行全流程取样调研，对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。 − 模型应用：将建立的高品质 LF 炉、中间包

研究钢中中夹杂物的行为，对提升钢材产品的质量和实现一些特殊用途的钢材的自主开发具有重要意义。在整个冶炼生产环节中，已经开发了一系列对钢中氧化物夹杂进行控制的方法。然而，在后续的热轧和热处理过程中，氧化夹杂物可能会与不锈钢基体中的高合金元素发生化学反应，这一过程中夹杂物的变化会直接影响最终钢材产品的性能和质量。因此，研究固体钢加热变性钢中非金属夹杂物非常重要。 （1）夹杂物系统检测技术。通过夹杂物自动分析电子显微镜对试样横截面全断面上的夹杂物进行检测，分析夹杂物的成分、数量、尺寸和氧化物夹杂在试样全横截面上二维分布；通过非水溶液电解侵蚀的方法揭示不通时刻氧化物夹杂的三维形貌；通过投射电镜统计不同尺寸夹杂物的特征和与晶粒尺寸的关系。 （2）热处理过程固态中氧化物夹杂的成分变化热力学研究。热力学计算预测研究不同温度下钢中年非金属夹杂物与钢基体反应的可能性，确定在热处理过程中固态钢基体与氧化物夹杂的反应机理和影响因素，实现对热处理过程中钢中氧化物夹杂的有效控制。 （3）热处理过程钢中氧化物夹杂的转变速率动力学研究。建立了一个热处理过程氧化物转变动力学模型，模型考虑了不同尺寸和不同成分的氧化物夹杂与钢基体的传质和化学反应，可以有效预测不同温度下的热处理过程中夹杂物的转变率。

                  

                                                                                         

规格：900*1200*450*1800㎜ 一、结  构：柜体采用1.0㎜冷轧钢板通过模具一体成型，经剪板、开槽、折变成型等工艺流程，再采用夹具装配，整个工艺过程均采用精密设备完成，所有外露的焊缝均经过精心抛光处理，光滑不伤手，内设前后立柱，配加强筋，以增加柜体承载力及抗冲击能力。 二、柜  本：各个零配件都根据不同的承受重量而采用不同厚度（一般为1.0㎜）的优质冷轧钢板作材料，表面经酸洗、磷化、均匀灰白色环氧喷涂，美观大方，特殊受力位置加加强筋，其承截力及搞冲击力能力可达到实验室使用要求。 三、门  板：一律采用内外双层构造，抽屉为冷轧钢板折弯一体成型、支架承受能力强、封板折弯后经钻尾螺丝连接于外侧抽屉面板，外观浑然一体，整体美观大方。 四、层  板：钢制层板承重力加强。 五、铰  链：全开1750全开式铰链，防腐蚀、无噪音、不回弹、强度好、不折断、使作寿命长等特点。 六、拉  手：可依据客户需要配塑料内凹扣手或合金亚光拉手，外形美观大方，设计人性化。 七、其  它：内置双不锈钢卡圈（套锁式）以固定气瓶，翻推式垫板方便气瓶推入使用，内设抽气口及补风口，便于内处界空气流通，带报警功能，整体外形美观大方。

全钢结构通风柜或通风橱材质说明 A．结构组合：采用三段组合式柜体，上部柜体（通风柜），中间（操作台面），下部柜体（内含单侧独立抽气式组成柜及另侧独立水、电、管线系统容纳柜设计。 B．外壳：采用厚1.2mm（含）以上钢板冲压成型制作，表面经耐酸碱EPOXY粉体烤漆涂装处理。 C．内壳：采用进口耐酸碱通风柜内衬通风柜专用，厚6mm白色表面SOLID PHENOLIC RESIN COMPOSITE LINER 积层化学板装设。 D．台面：采用实验室专用12.7mm厚美国威盛亚实芯理化板制作而成,四周加厚为25.4mm。具有耐腐、抗菌防静电等优点。 E．照明：采用30W日光灯. F．拉手：采用SUS304不锈钢亚光方型拉手。 G．气流板： 采用5mm厚通风柜专用抗倍特气流板，安装位置与角度需使排气分布均匀，无死角，在标准状况下，导流板上方与中、下方出风口排风量比例各约50±10%，以确保不同比重之气体均能有效排除，另并具手动可调排风量比例设计，可提高中、下方出风口排风量比例至80%以上，以适应不同实验之需求。 H．窗口：采用5mm厚的钢化防爆玻璃。内部采用垂体平衡装置，可以停留在上下任何位置。 I．柜体操作门上、下开启高度： 600～700mm。 J．工作面风速：  0.3～0.5m/s。 K．排风量： 1080～1400m3/h。 L． 排风阻力： 5～12mmH2O。 M．工作电压： AC220V～380V。 N．电机功率： 0.04～2.2kw。 O．电器配件：万用插座（220V/10A）、日光灯、风机开停控制。 P．上水：1组DN25。（视用户要求而配置） Q．下水：1组DN50。（视用户要求而配置） R．出风口尺寸：Φ300mm。 S．风机：采用玻璃钢材质，耐酸碱、抗老化。 T．风管：采用玻璃钢材质，耐酸碱、抗老化。     全钢通风柜采用1.2mm厚，宝钢冷轧钢板在数控加工中心、剪裁、定位打孔、折弯焊接后成型，表面经酸洗、磷化处理后喷涂环氧树脂粉末高温烘烤固化。附着力高、表面硬度腐蚀性极强，外形美观。 　　操作台面为陶瓷板，厚度为25mm，或环氧树脂板，厚度为15mm，或用厚度为12.7mm美国威盛亚实心理化板,边缘加厚成25.4mm并呈弧形，防止液体外漏。台面耐酸碱、耐化学溶剂腐蚀性、耐磨性极佳，无毒，使用寿命长。台面配置通风柜专用PP小杯槽及其他配件。 主要功能特点： 安全性 三块导流板使处于不同高度空间的有害气体分别从不同的段区排出。通风柜以操作表面风速0.5m/s的速度将通风柜中的空气排出，确保无任何残留气体存在。通风效率高，排风量为450-1600m3/h，且噪声小。 可为实验者提供了更加安全、舒适的试验空间。 智能化控制 通风采用通风柜风机排风，水、电、气和通风一体化面板控制，可配备防腐、防爆照明灯，多功能（三相、单相）插座。具备气体管道和多个水管接口。可满足多种试验使用水、用电、用气的要求。 经济性 较传统的旁路通风柜，在空调环境下，可以节省能源50%左右。 规格（标准型） 尺寸 1200mm L*D*H 1500mm L*D*H 1800mm L*D*H 外部尺寸 1200*850*2350 1500*850*2350 1800*850*2350 内部尺寸 990*750*1205 1290*750*1205 1590*750*1205 下柜体尺寸 1200*650*860 1500*650*860 1800*650*860 台面高度 860 860 860 风门开启高度 650 650 650 推荐使用面风速 在风门开启高度60%的位置上，通风柜使用平均面风速不低于0.5米/秒   可以根据用户要求，设计、制造非标准型通风柜