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耦合储氢单元的燃料电池电源
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。
清华大学
2021-04-13
纳/微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法
本专利依托国家自然科学基金项目：有序纳/材料的设计、合成及其质子传输性质研究（编号：20704004）。主要是应用基础研究，探索构筑新型高性能杂化质子传输膜的新方法。
本发明主要提供一种新型纳/微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法。通过将磺化的介孔二氧化硅粒子与磺化聚酰亚胺溶液共混；或在聚酰亚胺及其前驱体溶液中直接加入含有模板剂的二氧化硅溶胶；或以胶体晶模板法制备三维大孔聚酰亚胺膜并向大孔中灌入含有磺酸基或巯基的二氧化硅溶胶，从而将无机的二氧化硅引入到聚酰亚胺中，形成了具有纳/微米孔结构有机-无机杂化聚酰亚胺质子交换膜。本发明由于在制得的复合质子交换膜中引入了无机二氧化硅，所以膜的机械性能有明显的改善，甲醇渗透率也得到了明显的降低，同时由于存在介孔或微孔结构，为质子传输提供了良好的通道，从而有利于质子传导率的提高（大约提高20-50%）。与当前报导和应用的质子传输膜相比，加工方法相对简单，成本低，特别适合于高温条件应用，因此相对于商业化的Nafion117有一定的优势，且在质子传输特性和抗甲醇性方面有较大的改善。
东北师范大学
2021-04-29
车用燃料电池螺杆压缩机技术
空气压缩机为燃料电池提供电化学反应所需要的氧气。将空气压缩到一定压 力（通常在 1.3~3.2bar 范围内），有助于提高电堆的功率密度，是燃料电池汽 车降低成本、实现轻量化的重要技术手段。为了满足燃料电池最高功率，空气压 缩机应保证足够的流量，根据估算，100 kW 的电堆功率大约需要 300 Nm3·h-1 的空气。除了保证一定的压力和流量外，燃料电池车用空气压缩机还需要满足其 他要求，包括压缩气体绝对无油，以防止催化剂中毒；压缩效率高，减少压缩气 体需要的额外能耗；能对启停、加速、刹车、制冷、供热等各种工况变化做出准 确、快速响应，具有良好的工况适应性；在极端工况和气候条件下，具有良好的 可靠性和长久的寿命，且维护简便；结构紧凑，体积小，重量轻。对效率、可靠 性、工况与环境的适应性、体积与重量等指标的综合要求，特别是对压缩气体绝 对无油的严格限制，使得燃料电池车用空气压缩机的产品研发及其产业化存在不 可忽视的技术挑战。
西安交通大学
2021-04-10
中温固体氧化物燃料电池技术
青岛科技大学
2021-05-11
用于燃料电池的复合石墨流场板
成果与项目的背景及主要用途： 流场板（双极板）是质子交换膜燃料电池中的重要部件。目前，质子交换膜 燃料电池广泛采用的流场板（双极板）主要有机加工硬质石墨板、机加工金属板 和注塑碳-塑复合材料双极板三种类型。这三类流场板各有显著的优点，但是各 自的缺点也较突出。 为实现燃料电池商品化，需要更低成本和更适应批量化生产的流场板。为此， 我们开发了基于天然鳞片石墨材料和模压成型工艺的复合石墨流场板技术。经过 努力研究，现在形成的技术可以大幅度降低流场板的材料成本和加工成本，实现 高生产率，同时使导电率（>10S/cm）、氢气透过系数（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、 热传导系数（>20W/m.K）以及抗压强度（>10MPa）等指标均满足双极板材料性 能的要求。 复合石墨流场板的主要用途是作为质子交换膜燃料电池的双极板。 技术原理与工艺流程简介： 92天津大学科技成果选编 技术原理： 复合石墨流场板主要由天然鳞片石墨和聚合物组成。天然鳞片石墨具有良好 的导电和导热性能，且化学稳定性好，耐腐蚀，从而保证复合流场板具有良好的 导电及导热性能。聚合物的添加可以提高复合流场板的强度，并且使复合板阻气 性能得到改善，以实现双极板分隔氧化剂和还原剂的功能和满足燃料电池堆对双 极板机械性能的要求。 工艺流程：配料→装料→升温→模压→降温→脱模→成品 技术水平及专利与获奖情况： 目前已开发和制备出工作面积为 100mm×100mm 的流场板。并可根据需要 加工具有不同尺寸和流场形式的流场板。 应用前景分析及效益预测： 随着能源的消耗持续增长，能源短缺问题日益凸现。燃料电池的发展必然受 到越来越广泛的重视。质子交换膜燃料电池是目前应用前景最广且发展最快的一 类燃料电池。随着质子交换膜燃料电池的发展和普遍应用，复合石墨流场板因价 格低和适应批量生产的优势显示出巨大的市场潜力和经济竞争力。 应用领域：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及其它电化学反应器。 合作方式及条件：面议
天津大学
2021-04-11
硫-氧固体氧化物燃料电池堆
成果简介硫-氧固体氧化物燃料电池是以硫蒸气取代传统氢-氧固体氧化物燃料中的氢气为燃料， 以三氧化硫气体为反应产物的一类新型固体氧化物燃料电池。 该电池堆主要应用于硫酸生产， 可取代硫酸厂现有的绝大部分生产设备， 是工业化生产硫酸的合成器和化学能源发电器， 彻底消除了制酸尾气， 实现硫酸生产、 化学发电和环境保护三位一体的组合。成熟程度和所需建设条件已完成 2kW 电池堆试制。技术指标电池的工作温度为 800℃， 以硫磺蒸汽为燃料最
安徽工业大学
2021-04-14
燃料电池/超级电容混合动力有轨电车
本成果来自国家科技计划项目，获国家发明专利授权。该成果掌握并突破了燃料电池/超级电容混合动力有轨电车牵引和控制的一系列关键技术，在全球首次采用氢燃料电池/超级电容混合动力系统牵引驱动，真正实现二氧化碳与污染物的“零排放”。动力、储能、制动、轮轴、风挡铰接等大部分设备和车体均为国产，完全掌握了燃料电池控制、多源燃料电池混合动力系统能量管理、牵引网络控制等核心技术。在车辆控制、节能和安全技术等方面达到世界最高水平。研究工作仍在进行，已申报国家发明专利50余项。
西南交通大学
2016-06-27
高性能空气净化膜口罩
膜法口罩的核心是高性能空气净化膜材料，该材料具有由纳米纤维构成的三维类蜘蛛网结构，形成的微孔尺寸可控制在0.1到0.5微米范围内，能有效过滤99%以上的非油性颗粒，有效拦截各种固体气溶胶、飞沫和病毒，同时具有良好的透气性，不会产生呼吸的不适感。空气净化膜材料除了可用于制作口罩外，还可以用于空气净化器、医疗防护服等领域。基于膜材料制作的防护服，具有良好的抗菌拒水性能，是医疗防护中等级最高的医用防护服，它的特点是人体的汗气可以向外散发，而外面的水和细菌病毒等不能进入，且具有优异的耐老化、耐消毒等性能，可经常消毒杀菌。
在工业领域空气净化膜用于烟尘的超低排放控制，已经推广应用了上百套工程装备，产生经济效益二十多亿元，先后获得中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖、中国膜工业协会科学技术一等奖、侯德榜化工科学技术青年奖等奖励。 以空气净化膜为核心滤材的5万口罩已经在南京市江北新区、浦口区多家政府机构、江苏省膜产业园入园企业等上百家单位使用，为坚持在防疫一线工作的人员提供了有力保障。在南京市政府召开的防疫物资主题会议上，空气净化膜技术受到了南京市工信局、科技局等部门的高度重视，。
南京工业大学
2021-04-10
离子交换性能的膜材料及其应用
本发明公开了一种离子交换性能的膜材料，该膜材料为致密结构或微孔结构，由具有离子交换性能的高聚物和非离子交换性能的高聚物共混而成，其中离子交换性能的高聚物和非离子交换性能的高聚物之间的质量比为5％/95％～95％/5％。本发明还公开了这种膜材料在阴离子和阳离子的分离和回收的膜萃取方面、在脱除气体中的水蒸气方面和在非压力推动正渗透过程中对水体系的脱盐方面的应用。本发明的膜材料摆脱了支撑液膜的支撑的概念，其化学稳定性高，对离子的传质阻力低。该材料不仅在液膜离子分离过程中提供长期稳定性，而且在其他诸多分离领域中找到应用点。
南京工业大学
2021-04-13
一种固体氧化物燃料电池系统
本发明公开了一种固体氧化物燃料电池系统，包括预热电堆入口空气温度的空气换热器单元、预热电堆入口燃料温度的燃料换热器单元、电堆单元、电堆温度检测单元、电堆尾气回收燃烧室单元以及尾气出口流量控制阀门。本发明的空气换热器单元和燃料换热器单元分别具有独立的预热烟气管道、尾气流量控制阀，系统通过温度检测单元检测电堆温度并传送给控制器，控制器根据反馈的温度数据进行相应的运算，并输出相应的控制信号控制空气换热器单元和燃料换热
华中科技大学
2021-04-14