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01. 成果簡介 近年來，隨著氫能利用技術發(fā)展逐漸成熟，應對氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場前景巨大，氫能在世界范圍內備受關注，世界發(fā)達國家均將氫能及綜合應用作為未來能源發(fā)展的重點方向之一。燃料電池汽車融合了內燃機汽車和純電動汽車的優(yōu)點，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優(yōu)勢，而且續(xù)駛里程足夠長，被業(yè)界公認為是新能源汽車的發(fā)展趨勢。經過北京奧運會23輛、上海世博會的196輛燃料電池汽車的批量示范驗證和多輪技術迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領域的主戰(zhàn)場，從2013年開始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國外發(fā)展路徑不同，我國從燃料電池商用車切入推進氫能在交通領域的應用，氫燃料電池商用車已實現小批量生產并在上海、北京、河北、廣東等地示范運營。氫能行業(yè)迎來了產品孕育的發(fā)展機遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動機的核心部件，代表企業(yè)如美國GORE公司、英國Johnson Matthey公司。本項成果提供了一種制備膜電極的技術，創(chuàng)新點為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學三相界面和促進多相傳質，解決了傳統(tǒng)膜電極性能低、壽命短瓶頸問題；2）發(fā)明了將質子交換膜和催化層封裝在氣體擴散層內的一體化膜電極產品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產效率。該項成果已應用于示范項目，應用情況良好。性能指標：1）面電導: >40S/cm22）拉伸強度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測試條件：1.5atm,70℃,空氣計量數2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時（加速老化法,10%性能衰減）02. 應用前景 燃料電池03. 知識產權 本項成果已申請專利22項。04. 團隊介紹 團隊在燃料電池應用研究方面已有超過20年的技術積累，在技術開發(fā)和成果轉化過程中，先后獲得“第十九屆全國發(fā)明展覽會發(fā)明獎”金獎、北京市第三屆發(fā)明專利獎一等獎、“清華大學科研成果推廣應用效益獎”二等獎、“第十屆國際發(fā)明展覽會發(fā)明獎”金獎、湖北省技術發(fā)明獎等多項獎勵。負責人為副教授、博士生導師，累計在多個國際權威期刊上發(fā)表SCI論文96多篇，申請發(fā)明專利60余項。05. 合作方式 技術許可。06.聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

用于CO2分離的膜技術在天然氣、沼氣的凈化，三次采油中的CO2回收，密閉空間中的CO2 脫除以及減輕溫室效應等領域有廣闊的應用性前景。與傳統(tǒng)的CO2分離技術相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環(huán)境友好，設備簡單緊湊、節(jié)約空間、高效靈活、易于操作等優(yōu)點，而且CO2濃度越高，膜法分離越經濟，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費用也僅為吸收法的64.7%。可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機膜和高分子膜，實際應用中滿足氣體分離要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的滲透性和選擇性不能兼得的缺點。含有固定載體的促進傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優(yōu)勢，能同時具有高的分離系數和透過速率，而且穩(wěn)定性好，是一類很有發(fā)展前途的氣體分離膜，已引起國際上研究者們的極大關注。本研究成果合成了幾種對CO2具有促進傳遞作用的固定載體膜材料，通過載體與CO2的相互作用促進CO2在膜內的傳遞，因而具有較高的滲透選擇性。同時由于載體是以化學鍵固定在高分子上，因此具有很好的穩(wěn)定性。本成果以自主開發(fā)的固定載體膜材料為分離層，以多種材質的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復合膜。所研制的復合膜，其CO2/CH4透過分離性能處于世界領先水平。

本發(fā)明公開了一種建筑施工工地快速成膜抑塵劑，它由質量濃度0.70～1.0％的海藻酸鈉溶液和質量濃度7.0～8.0％的氯化鈣溶液組成，所述海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液的使用比例為1:0.75～0.90。本發(fā)明利用植物提取物海藻酸鈉和無水氯化鈣反應，在土壤表面迅速形成薄膜，覆蓋并固結表層粉塵達到抑制揚塵的作用，抑塵效率可達99％以上，且成本低廉，環(huán)境友好，無毒無害，可用于城市建筑工地揚塵控制。抑塵劑所成海藻酸鈣膜，具有良好的吸濕保水性能，使用抑塵劑可使吸水性提高十倍，長期保持土壤固結含水率在11％以上，高于揚塵臨界含水率4％。使用本抑塵劑后，裸露土層的抗風蝕、抗水蝕能力有顯著提高，鼓風吹掃或水流沖刷均不會導致表面膜破壞或抑塵效果下降。

本發(fā)明屬于溫度刺激響應膜領域，提供了一種聚醚砜溫度刺激響應膜的制備方法，步驟如下：(1)將聚N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉加入N-甲基吡咯烷酮中并混合均勻，然后加入聚醚砜，混合均勻形成鑄膜液，再對鑄膜液進行脫氣；(2)將脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機將鑄膜液制成連續(xù)均勻的液膜，將載有液膜的鑄膜平板在20～30℃、相對濕度為60～80％的條件下靜置至少20min，將載膜的鑄膜平板放入溫度為室溫的水中浸泡至液膜完全凝固，洗滌凝固后的膜以去除N-甲基吡咯烷酮，最后將膜干燥即得，該膜中的微孔沿膜的厚度方向均勻分布。

質子交換膜燃料電池在車用動力能源，分布式發(fā)電站，便攜式電子產品等領域具有很好的應用前景，因而受到廣泛關注。然而應用最廣的Nafion質子交換膜存由于脫水導致電導率降低，無法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質膜常用的材料，PBI 的熱穩(wěn)定性極好，熔點高于600oC，化學穩(wěn)定性好，并且具有良好的機械強度，是一種優(yōu)異的聚合物電解質膜材料。然而PBI 本身并沒有離子導電的能力，雖然采用離子基團修飾的方法能夠提高PBI 的導電性，但是修飾之后的PBI 溶解性能發(fā)生變化

成果創(chuàng)新點 團隊以加工路線圖為指導，研發(fā)能源環(huán)境為應用導向 的微孔功能膜、信息顯示為應用導向的光學膜和可持續(xù)農 業(yè)發(fā)展的功能農膜，力爭建成具有國際影響力、服務我國 高性能薄膜產品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數空間 材料基因圖譜可實現多重尺度結構精確調控，解決了行業(yè) 薄膜結構、形貌穩(wěn)定性差，力學性能低，厚度波動大、產 品一致性差，成品率低，生產效率低下等關鍵技術挑戰(zhàn)。 技術成熟度

生物降解材料是生物材料中發(fā)展非常迅速的一類材料，廣泛用于藥物控制釋放、基因傳送、組織工程等領域。用這類高分子材料作為組織引（誘）導再生膜，在完成了它們的功能之后可以自行降解。1） 可降解皮膚引（誘）導隔離膜 特點：多孔梯度膜結構，使病損皮膚與空氣隔離，預防感染，同時引導皮膚組織再生，生長因子或生物活性物質的添加則可實現組織的誘導再生。2） 可降解骨組織引

本成果研制的超薄復合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯(lián)程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 滲透汽化分離是一種新型膜分離技術，其利用致密高聚物膜對液體混合物中組分的溶解擴散性能的不同實現組分分離的一種膜過程，其突出的優(yōu)點事能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務。本成果研制的超薄復合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯(lián)程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。本成果對薄膜復合膜選擇層進行表面修飾的操作簡易可行，明顯優(yōu)于目前市場上的大部分同類膜。

團隊以加工路線圖為指導，研發(fā)能源環(huán)境為應用導向的微孔功能膜、信息顯示為應用導向的光學膜和可持續(xù)農業(yè)發(fā)展的功能農膜，力爭建成具有國際影響力、服務我國高性能薄膜產品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數空間材料基因圖譜可實現多重尺度結構精確調控，解決了行業(yè)薄膜結構、形貌穩(wěn)定性差，力學性能低，厚度波動大、產品一致性差，成品率低，生產效率低下等關鍵技術挑戰(zhàn)。 

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(jié)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(fā)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(fā)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(fā)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。