项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等

本发明公开了一种两自由度隔振与精密定位的复合主动隔振器， 该隔振器包括基础平台(10)和负载平台(30)，该隔振器还包括隔振单 元，其设置在所述基础平台(10)和负载平台(30)之间，所述隔振单元包括沿第一方向设置的空气弹簧(20)和第一音圈电机(25a)，所述隔振单 元还包括沿第二方向设置的可调刚度片弹簧和第二音圈电机(25b)，该 隔振器还包括定位单元，其设置在所述隔振单元的外侧，所述定位单 元包括沿第一方向设置的比例压力阀(26)，所述定位单元还包括沿第二 方向的第二音圈电机(25b)。本发明

成果瞄准国外对刀具设计与制造技术及装备的封锁，以及国内该领域的空白，采用自主研制的整体立铣刀通用数学建模理论及磨削算法，基于自主知识产权，开发出我国自己的整体立铣刀设计与制造软件、数控系统、五轴数控精密刀具磨床以及国产化刀具，该项成果已经获得2项发明专利，2项软件著作权，目前已经开发出刀具设计与制造软件，正在开发数控系统，后期开发出五轴数控机密磨床装备，项目整体已经达到国内领先、国际先进水平，有望实现产业化。

针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt%以上，系统储能效率大于40%，储氢材料制备成本约15万元/吨。

表面多孔高通量管是一种高效换热管，采用粉末冶金方法在光管（沸腾侧）内表面或者外表面烧结一薄层多孔层，显著强化沸腾传热，对烷烃、烯烃、芳烃类、醇类、水、氟利昂、液氮等多种工质均适用。沸腾传热系数可比光管提高一个数量级。目前世界上主要由美国UOP公司实现技术与产品垄断，近?年国内进口约76台高通量管换热器，约值人民币5亿元。华东理工大学从1999年起开始研发烧结型表面多孔高通量管及其换热器，2003年成功申请获得批准，联合中国石化扬子石油化工股份有限公司承担了中国石油化工股份有限公司科技开发项目“高通量换热器国产化研制”。开发成功具有我国自主知识产权的烧结型外表面多孔换热管，并制成高通量高效换热器，填补了国内空白。高效换热元件技术指标达到国际同类产品技术水平，多孔表面管的换热效果最高可达光管的15.6倍，能显著提高换热管的强化传热效率。项目获得国家“十一五”863课题、国家高等学校博士点基金赞助和中国石化重大装备国产化研制项目进行研究与技术开发，已经实现铜基粉末、铁基粉末、铜镍合金粉末表面多孔管烧结工业化生产。建成世界第二（国内唯一）的产业化基地，具备年产1000吨烧结型表面多孔管和制造100台高通量换热器的生产能力；产品达到国外同类产品先进水平，荣获“国家重点新产品”和江苏“高新技术产品”证书。目前华东理工大学已开发成功碳钢管、合金钢管、铜镍合金管内外表面烧结铁基合金粉末、铜基合金粉末、铜镍合金粉末工艺技术，完成工业化烧结系统建设及批量生产。外表面铜基粉末多孔管高通量换热器在扬子炼油装置气体分馏脱乙烷塔再沸器上成功应用。采用93.4M2的高通量换热管替代了原122.7M2的光滑管，换热面积减少了27.5%，总传热系数从光滑管的230W/M2℃升高到434 W/M2℃，提高了89%，设备负荷提高了16%，所需蒸汽温度降低了23.7℃，节能效果显著。内表面铁基合金粉末多孔管高通量换热器在扬子芳烃重整加氢预分馏塔再沸器上成功应用。外表面铁基合金粉末多孔U形管高通量换热器在扬子芳烃歧化单元甲苯塔再沸器上成功应用。中国石油乌鲁木齐石化分公司100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置高通量管重沸器6台。其中苯塔重沸器、抽余液塔重沸器A/B、抽出液塔重沸器、脱庚烷塔重沸器计5台重沸器（直径1800～2200mm、单台换热面积大于1000mm 2 ）为立式虹吸式固定管板结构，管内塔釜液再沸，管外热流体冷凝。采用 32×3mm外表面刻槽、内表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量管，4m长管2500根、5m长管9000根。抽余液塔蒸汽重沸器为卧式U形管结构（直径2000mm、换热面积1470mm?），管外塔釜液再沸，管内蒸汽冷凝，采用 19×2mm外表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量U形管2100根。获得中国发明专利授权“一种表面多孔管低温烧结工艺”（专利号ZL03116481.1）。中国实用新型专利授权“波形扁钢折流杆换热器”（专利号ZL 01253449.8）。申请中国发明专利“铜镍合金多孔表面管的烧结方法”（申请号200710043508.X）、“铁基粉末多孔表面换热管的低温烧结制备技术”，申请实用新型专利“一种管壳式换热器”（专利号2006200478921）等。项目成果获得了2009年上海市科技进步一等奖，中石化公司科技进步三等奖2项。

这项新技术的研究与应用涉及到声学、机械学、电子技术和超硬磨料工具制造、精密加工和加工过程控制等工艺技术，是多学科交叉的研究课题。本项目已经获得国家发明专利，研究结果表明：金刚石线锯上的磨粒周期性直线往复运动和超声波振动的合成运动去除工件材料。由于在加工中其切割速度的大小和方向产生周期性的变化,使磨粒在去除材料时切削刃与工件之间在微观上有瞬间接触和脱离过程,加工过程总的平均力仅为一般线锯的1/3-1/5,切削温度一般不超过40℃,同时切削刃与工件之间的脱离过程使其瞬间产生的应力有足够的时间释放,冷却液又可以直接进入到加工区域。因此材料在高频振动下发生疲劳破坏，加速材料的去除。该切割技术不同于传统的加工技术，具有切割效率高，表面质量好、出材率高、经济性好等特点。

本项技术融合3D打印、半固态快锻、柔性机器人3项重大技术，将金属增材-等材-减材合三为一，实现3D打印锻态等轴细晶化、高均匀致密度、高强韧、形状复杂的金属锻件，全面提高金属制件强度、韧性、疲劳寿命及可靠性，解决锻件增材制造世界性难题。

项目属现代农业技术领域，围绕农田信息快速感知、稳定传输和精准管控三大瓶颈难题，在植物养分/生理/病害信息快速感知，土壤水/盐/养分特性多维快速测试，农田复杂环境下信息无线稳定传输，基于作物生长需求的物联网环境调控和肥水药精准管理等核心技术取得了重大突破，自主研制了系列产品和系统，总体达到了国际同类研究先进水平，部分达国际领先水平。相关成果已经在全国20 多个省市的农田、果园与设施农业等推广应用，取得了重大经济和社会效益，对推动我国数字农业和农业物联网技术的发展具有重要意义。

本成果属于能源领域里电气工程高电压与绝缘技术学科。在973计划、国家 自然科学基金和重庆市重点攻关课题等共同资助下，开展了SF6气体绝缘装备特 高频局部放电（PD）定量监测（检测）方法与技术研究，解决了最能反映设备内部绝 缘故障特征与程度的PD信号传感、提取、定位和标定等关键科学技术难题，建 立了相应的绝缘故障专家诊断系统，研发的SF6气体绝缘装备绝缘状态在线监测 装置得到广泛应用。其核心发明点为： 1. 发明了特高频PD信号传感技术：创新了特高频传感器展频的附加阻抗匹 配网络、多层屏蔽谐振、非中心点馈电以及复合结构等关键技术，发明了强电磁 环境下采集微弱PD信号的微带与横电磁波喇叭超宽频带特高频复合传感器，检 测频带达到超宽范围（在驻波比为2、增益不小于3dB时，相对带宽为25. 6%）,且 中心频率在500MHz~ 1GHz内可选，并可调节多频谐振点的相对位置以形成抑制 窄带干扰频段的阻带，解决了特高频PD信号监测中的首要技术难题。 2. 发明了抑制强电磁复合干扰方法与技术：率先提出复小波（包）变换需用 复阈值的科学思想，给出了选取复阈值的原则与方法，构建出用于抑制强电磁干 扰的最优复合信息WTRIn序列，发明了用复小波（包）变换抑制强电磁复合干扰的 算法与技术，解决了强电磁环境下监测（检测）PD信号需要抑制白噪声、电晕脉 冲、随机混频窄带及其复合干扰的技术难题，同时建立了抑制干扰效果的综合定 3. 发爵了基于传感器阵列的泰勒遗传PD源定位方法与技术：创新了非平稳 脉冲信号多样本能量相关提取信号时间差的方法和全局搜索PD源最大概率位置 的遗传算法，提出了双曲面定位方程的泰勒优化方法，发明了利用阵列传感器多 样本冗余检测数据融合并逐次修正定位结果的逼近技术，使定位时间差求取误差 为皮秒级，距离误差在厘米级。 4. 发明了特高频PD定量监测（检测）的标定原理与技术：创立了用波形参量 时频域等效定量监测（检测）PD量的标定方法，揭示了PD波形参量与PD量之间 的内在关联，获取了不同影响因素下标定PD量大小的校正实验曲线及解析表达 式，发明了可方便用于实验室和现场监测（检测）的人工注入特高频标准校正波形 与实测PD波形时频域等效定量标定PD量的关键技术。 成果授权发明专利18项、实用新型专利6项及软件著作权1项，发表论文 237篇（SCI收录49篇、EI收录185篇），被国内外同行正面引用2344次。科学 院程时杰、工程院李立涅和杨士中院士等多名同行专家对成果给出高度评价.成果获2013年重庆市科技进步一等奖、2009年重庆市自然科学二等奖。

海上大型绞吸疏浚装备是远海岛礁大规模高效吹填造陆的国之重器，是南海资源开发、一带一路港口建设等国家战略任务和重大工程的紧迫需求。绞吸疏浚装备具有同步完成海底岩土快速挖掘和长距离管道连续输送的可靠作业能力，需要作业定位、岩土挖掘、物料输送和疏浚监控四大系统的高度集成，其核心技术长期被欧洲垄断并严格封锁。项目组围绕海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化，历经15年产学研用攻关取得如下创新成果：     一、多自由度顺应式重载精确定位技术：针对漂浮作业装备高效稳定定位的挑战，提出主体、挖掘、定位等系统的多体耦合动力学分析方法，揭示了海洋环境与疏浚作业载荷的复合作用机理，发明了多自由度顺应式重载钢桩台车定位系统，保障了恶劣海洋环境中“定得稳”的疏浚作业要求，使得作业抗风等级从6级提高到9级，南海作业窗口期从约120天增加到约180天。     二、多参数自适应重型大挖深挖掘技术：针对海底坚硬岩石快速挖掘的挑战，提出大挖深倾斜弹性结构超长轴系设计方法，解决了机构运动和岩石挖掘的强冲击载荷导致系统失效的难题，研制出特种重型挖岩绞刀、超长轴驱动装置及多参数自适应控制技术，实现了36米水深下快速挖掘单轴抗压强度超过60MPa的坚硬岩石，满足了国家重大工程“挖得快”的需求。     三、多介质高浓度长距离连续输送技术：针对大颗粒物料高浓度长距离连续输送的挑战，提出多级颗粒混合流态分析技术，攻克了扭曲叶片型叶轮和对数螺旋线泵壳内流道设计难题，研制出高效输送大颗粒物料的系列疏浚泵和驱动装置，实现“排得远”的强大能力，将高浓度管道连续输送距离由6公里提高至15公里。     四、多系统集成优化总体设计技术和装备研制：针对各类型疏浚工程的不同需求，攻克了多系统集成总体设计、多工况功率平衡动力配置、装备综合控制与信息化管理等关键技术，构建了大型绞吸疏浚装备数字化集成设计平台，研制出电轴、变频等五大类56座绞吸疏浚装备，形成“系列化”产品自主设计和制造能力。     本项目授权发明专利34项、实用新型专利21项、软件著作权33项，制修订国家标准5项，发表论文112篇，构建了我国大型绞吸疏浚装备自主研发与产业化应用的完整体系，研制的“新海旭”、“天鲸号”、“天麒号”等装备打破国外技术垄断、不断创造中国记录，中国机械工程学会和机械工业联合会组织的成果鉴定会认为：“海上大型绞吸疏浚装备在总体上达到了国际领先水平。”     获奖等级：特等奖，国家科技进步奖     完成单位：上海交通大学、中交上海航道局有限公司、长江航道局、中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司、中国船舶重工集团公司第七一一研究所、江苏科技大学、江苏海新船务重工有限公司