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1 成果簡介作為一種清潔、高效的能量轉換裝置， 燃料電池是各種電化學電池體系中的理論比能量“ 絕對冠軍”， 而且功率密度高、電流密度大， 是最先進的能量轉換技術之一。燃料電池在發電過程中，除了提供電能以外，還會產生廢熱。所以傳統燃料電池電堆中，單片燃料電池之間通常設有冷卻板，需要采用大流量的空氣或者冷卻水來為燃料電池散熱。而燃料電池工作時需要氫氣作為燃料，如果以儲氫合金作為氫源，則儲氫合金在釋放氫氣時會吸收熱量。 本成果將燃料電池與儲氫單元進行結構的耦合，可利用儲氫合金來部分吸收燃料電池發電時產生的廢熱，既解決了燃料電池水管理和熱管理的難題，又能解決儲氫單元放氫穩定性的問題，還能降低燃料電池系統寄生功率，提高系統的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料電池的性能參數。本成果耦合型質子交換膜燃料電池解決了質子交換膜燃料電池的水熱管理問題，能夠使燃料電池系統結構更加緊湊，能量密度和功率密度更高。 上圖 耦合燃料電池的內部結構及外部結構圖2 應用說明經過近十年來的電動汽車、分布式電站、電源等領域的廣泛示范應用（燃料電池已經在航天、軍事上得到應用，燃料電池家用電源已經在日本產業化），質子交換膜燃料電池技術的成熟度已經逐漸被用戶所接受。目前，其商業化主要問題是價格較高（采用進口材料成本昂貴），而本項目利用國產原材料制備燃料電池電源，燃料電池材料供應不僅有安全保障，而且還有低成本優勢，可望克服燃料電池高成本的商業化障礙。3 效益分析由于目前國內外尚無同類產品，而且各行各業對新型電源的需求比較迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。 如批量生產， 本電源價格每臺約 1500 元/千瓦。 來自政府的資金補助以及軍事、工業、新能源等應用領域的直接采購是使燃料電池電源商業化逐漸興盛的主因。據美國市場研究機構 Pike Research 估計， 2016 年市場上的主力燃料電池產品功率將在 100W~2kW 之間，用于替代部分鉛酸電池和柴汽油發電機，主要應用于船舶、 專用車、無人載具、 戰場支持系統、 備用電源、 應急電源等。

1 成果簡介燃料電池應用于軍事、汽車、移動設備和家庭等領域。對于新生產的燃料電池堆，或在用的燃料電池堆，常需要了解電池堆內各節燃料電池的一致性和膜電極情況，但是國內外一直缺少檢測燃料電池堆膜電極的技術和測量裝置。 課題組研究出一種可方便檢測燃料電池堆膜電極狀況參數的方法和儀器。該測量儀具有如下功能和特點：可同步測量膜電極的催化劑有效活性面積、雙電層電容、氫滲透電流和阻抗；數據自動采樣，結果自動處理；可用于測量燃料電池單體和燃料電池堆，解決了以往即使檢測燃料電池單體膜電極也需要多臺測試儀器的問題，填補了燃料電池堆膜電極檢測儀器的空白。測量儀可用于科研中對燃料電池內部不一致性的檢查和原因辨析，可用于對各種場合的燃料電池堆進行現場檢查和老化診斷，可用作燃料電池堆初裝過程中的成組選配檢測工具。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的儀器，具有較大的推廣使用空間。測量儀包括硬件部分和軟件部分。研究組已開發出測量儀的初級版，參見下圖。初級版的測試軟件基于 Labview 編寫，界面簡單易操作，通過配合電腦完成測量。研究組現在正進行開發測量儀器的升級版，期望其能夠脫離電腦單獨測量，更美觀，更實用。  上圖 初級版電池堆膜電極檢測儀2 應用說明研究組應用該方法和測量儀進行了多次測量和研究，成果在國際國內會議的宣傳推廣中得到了許多同行的好評，并表示有購買意向。

本發明公開了一種基于排陣型濕地微生物燃料電池供電的電芬頓污水處理系統及處理方法。系統包括：用于對污水進行預處理的納米鐵碳微電解反應區；用于對納米鐵碳微電解反應區出水進行處理的電芬頓系統反應區；用于對電芬頓系統反應區出水進行處理并對其進行供電的排陣型濕地微生物燃料電池；其中，所述的排陣型濕地微生物燃料電池為多個濕地微生物燃料電池相連形成的濕地微生物燃料電池組；濕地微生物燃料電池組的陰極、陽極分別通過導線與電芬頓系統反應區的對應的陽極、陰極連接。本發明還提供了污水處理方法。本發明通過整個系統的聯合作用強化降解效果，無需外加能源，也無需投加藥劑，是一種節能環保的水處理技術。

成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術 成果參與單位：江蘇科環新材料有限公司、深圳能源環保股份有限公司、上海康恒環境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產權情況：已申請專利87項，其中已授權發明專利17項，已授權實用新型專利27項 針對我國新能源與環保科技的重大戰略，以解決垃圾與生物質發電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標，本項目擬搭建應用于生物質與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應熔焊系統技術平臺，在多元耦合燃料（生物質/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發電關鍵設備等受熱面，開發完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質和垃圾電站的迅猛發展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統熱噴涂技術由于易脫落、孔隙率高而應用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發新型高溫防腐涂層技術已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發計劃等項目的支持下，經過十余年的集智攻關，于2019年初研發成功了高頻感應熔焊高溫腐蝕防護涂層技術，取得了系列創新性成果：首次在國內構建了生物質與垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，開發了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術體系，解決了城市垃圾與生物質電站鍋爐高溫腐蝕防護的技術瓶頸，打破了發達國家的技術封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質焚燒發電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預熱器低溫腐蝕和受熱面結焦等，特別是對燃燒器區域水冷壁管來說，如果沒有防護涂層只能使用1—2年。傳統的熱噴涂，由于結合強度低孔隙率高，很少應用；普通高頻感應熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現象，非計劃停爐維修給企業造成了極大的經濟負擔。針對我國西北地區高硫高鈉鹽燃煤發電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發感應熔焊與超音速噴射復合金屬陶瓷涂層技術，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優于堆焊，以期徹底終結困擾我國燃煤行業多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴重腐蝕的防護難題。 創新點 1、首次在國內構建垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統技術平臺，自主開發了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術體系，打破了發達國家對核心技術的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統核心技術瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復合涂層的防護技術，發明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術，鍋爐的高溫腐蝕防護性能與服役壽命顯著提升。 3、創新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護方法，發明了多項陶瓷高效低成本加工技術，填補了國際上硬脆材料特種加工技術的空白，突破了垃圾焚燒發電鍋爐高頻感應熔焊系統核心技術瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業生產中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經濟損失約達７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點堿金屬鹽熔融腐蝕。據“十三五”規劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預計復合增長率不低于20%，垃圾焚燒規模呈快速增長態勢，截至2018年，中國已運行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點低、發展快”，垃圾焚燒發展極快，2025年行業總規模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團隊在農機刀片耐磨、水泥建材行業耐磨、機械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃氣輪機熱障涂層、海上風電鹽霧腐蝕、軍工等領域的新產品、新技術也逐步成熟，走向規模化應用市場。 應用案例 深圳能源環保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區松崗鎮老虎坑，業主單位：深能環保寶安垃圾焚燒發電廠。 獲獎情況 2021年中國商業聯合會科學技術獎 一等獎 2021年河北省科技技術獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創業榜樣 2019年第八屆中國創新創業大賽 優秀企業獎 2019年第七屆創業江蘇科技創業大賽 三等獎 2019年“創客中國”江蘇省中小企業創新大賽 優勝獎 2019年 淮安市第四屆企業科技創新大賽 一等獎

利用豐富的、開再生的玉米秸稈、麥稈、稻草等農作物秸稈原料生產燃料乙醇，是當前世 界生物能源產業的前沿技術領域，是未來替代石油能源的主要技術路線。本技術的產業化實施 可以高效率進行農作物廢棄物的資源化利用，對傳統農業的可持續發展和產業更新換代具有重 大的提升作用，并大幅減少因秸稈焚燒帶來的霧霾等大氣污染因素。然而，高額生產成本嚴重 阻礙了本技術的產業化進程。目前，秸稈燃料乙醇的生產成本具體表現在過程的高能耗、大量 廢水排放、纖維素酶成本等環節上。 本項目的農作物秸稈原料生產燃料乙醇成套技術采用華東理工大學研發的干法生物煉制技 術。該技術主要包括干法稀酸預處理、固態生物脫毒、高固體含量糖化與發酵等主要工序。其 中，干法稀酸預處理技術使用新型的螺帶攪拌式預處理反應器，實現了過程零廢水排放，新鮮 水和蒸汽用量比典型的預處理技術降低80%以上；固態生物脫毒則采用生物降解方法脫除預處 理原料中所含的各種有毒物質，實現過程的零水耗和零能耗；高固體含量糖化與發酵技術則通 過自主研發的螺帶型反應器處理固體含量達40%以上的纖維素底物進行同步糖化與發酵生產乙 醇，與常規發酵反應器相比，電耗可以降低80%以上，纖維素酶用量大幅降低。整個農作物秸 稈原料生產燃料乙醇成套技術可以得到不低于8% (v/v) 的高濃度乙醇發酵液，纖維素轉化率可 達75%以上。本技術的采用將會大大降低纖維素乙醇的生產成本或環境成本，為即將商業化運 作的燃料乙醇工廠中的技改提供技術儲備。

空氣壓縮機為燃料電池提供電化學反應所需要的氧氣。將空氣壓縮到一定壓 力（通常在 1.3~3.2bar 范圍內），有助于提高電堆的功率密度，是燃料電池汽 車降低成本、實現輕量化的重要技術手段。為了滿足燃料電池最高功率，空氣壓 縮機應保證足夠的流量，根據估算，100 kW 的電堆功率大約需要 300 Nm3·h-1 的空氣。除了保證一定的壓力和流量外，燃料電池車用空氣壓縮機還需要滿足其 他要求，包括壓縮氣體絕對無油，以防止催化劑中毒；壓縮效率高，減少壓縮氣 體需要的額外能耗；能對啟停、加速、剎車、制冷、供熱等各種工況變化做出準 確、快速響應，具有良好的工況適應性；在極端工況和氣候條件下，具有良好的 可靠性和長久的壽命，且維護簡便；結構緊湊，體積小，重量輕。對效率、可靠 性、工況與環境的適應性、體積與重量等指標的綜合要求，特別是對壓縮氣體絕 對無油的嚴格限制，使得燃料電池車用空氣壓縮機的產品研發及其產業化存在不 可忽視的技術挑戰。

成果與項目的背景及主要用途： 流場板（雙極板）是質子交換膜燃料電池中的重要部件。目前，質子交換膜 燃料電池廣泛采用的流場板（雙極板）主要有機加工硬質石墨板、機加工金屬板 和注塑碳-塑復合材料雙極板三種類型。這三類流場板各有顯著的優點，但是各 自的缺點也較突出。 為實現燃料電池商品化，需要更低成本和更適應批量化生產的流場板。為此， 我們開發了基于天然鱗片石墨材料和模壓成型工藝的復合石墨流場板技術。經過 努力研究，現在形成的技術可以大幅度降低流場板的材料成本和加工成本，實現 高生產率，同時使導電率（>10S/cm）、氫氣透過系數（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、 熱傳導系數（>20W/m.K）以及抗壓強度（>10MPa）等指標均滿足雙極板材料性 能的要求。 復合石墨流場板的主要用途是作為質子交換膜燃料電池的雙極板。 技術原理與工藝流程簡介： 92天津大學科技成果選編 技術原理： 復合石墨流場板主要由天然鱗片石墨和聚合物組成。天然鱗片石墨具有良好 的導電和導熱性能，且化學穩定性好，耐腐蝕，從而保證復合流場板具有良好的 導電及導熱性能。聚合物的添加可以提高復合流場板的強度，并且使復合板阻氣 性能得到改善，以實現雙極板分隔氧化劑和還原劑的功能和滿足燃料電池堆對雙 極板機械性能的要求。 工藝流程：配料→裝料→升溫→模壓→降溫→脫模→成品 技術水平及專利與獲獎情況： 目前已開發和制備出工作面積為 100mm×100mm 的流場板。并可根據需要 加工具有不同尺寸和流場形式的流場板。 應用前景分析及效益預測： 隨著能源的消耗持續增長，能源短缺問題日益凸現。燃料電池的發展必然受 到越來越廣泛的重視。質子交換膜燃料電池是目前應用前景最廣且發展最快的一 類燃料電池。隨著質子交換膜燃料電池的發展和普遍應用，復合石墨流場板因價 格低和適應批量生產的優勢顯示出巨大的市場潛力和經濟競爭力。 應用領域：質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池及其它電化學反應器。 合作方式及條件：面議

本成果針對燃料電池催化劑長時間運行過程中因碳載體腐蝕、Pt 溶解、遷移團聚長大及Pt中毒等原因而逐漸退化的技術難題，發展了多種提高 燃料電池催化劑穩定性和活性的新方法、新技術，研制出了一系列低成本、高性 能、長壽命燃料電池催化劑。目前，該項目已經具有完全自主知識產權，所開發的燃料電池催化劑已經完全能夠滿足動力電池的性能要求，屬于國際一流國內領 軍的高科技技術。

目前我國極大部分在用車都裝備化油器式發動機，把化油器式發動機汽油車改裝成 LPG―汽油雙燃料汽車，既能降低汽車的廢氣污染物排放又能改善汽車的能源結構。 本成果對在用車采用了 LPG 供氣系統，并加裝了電控補氣裝置和三元催化器，通過大量 發動機臺架試驗和整車臺架匹配試驗，使改裝的車輛在分別使用兩種燃料的情況下，都 能達到上海市《輕型汽車排氣污染物排放標準》（DB31/29–1998）。 具有國產化率高，結構簡單，改裝方便，成本低等優點，特別適合于化油器式發動機轎 車。