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空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置, 质子交换膜燃料电池的理论比能量高达32940Wh/kg( 在地面上使用时可不计空气的质量),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。现在世界各国正在加速其在民用领域的产品开发。 利用质子交换膜燃料电池国产关键原材料,创新膜电极制备方法(“热定型” CCM 制备法)和优化制备工艺,开发出了高性能、大面积的国产材料膜电极批量制备技术。并在模块化燃料电池设计和计算机模拟仿真的基础上,研制出了空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机。该成果获得全国第十九届发明展览会发明金奖。空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机,主要由燃料电池、供气轴流风扇、阳极间歇式排气电磁阀、 DC/DC 稳压器和控制电路板等组成,燃料电池采用阴极与大气贯通的开 放设计和高效的自增湿专利技术,能实现宽功率范围的自增湿发电。在电化学发电过程中,无需进行复杂的热管理和对反应气体进行预加湿,大大地减化了系统结构,提高了系统比功率( 265W/kg、 211W/L),并降低了成本,是一种实用性很强的新能源发电机。该发电机采用普氢燃料,发电效率可达到 50%以上,功率密度可达到 300mW/cm2 以上,无污染。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。 燃料电池发电机技术指标: 上图: 1.3 千瓦 空冷、自增湿式燃料电池发电机 (43 cells)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,燃料电池备用电源和燃料电池家用电站正在开始商业化), 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成本较高(采用进口材料成本昂贵), 而本项目采用“ 863” 计划“ 全国产材料燃料电池发电机” 成果,利用国产原材料制备燃料电池电堆,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 应用说明本项目属新能源发电机领域。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。4 效益分析目前,质子交换膜燃料电池的先进制造水平为:电极催化剂载量为 0.5 毫克/平方厘米(电极)左右,电极性能可以在常压空气条件下达到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生产的情况下, 1 千瓦的质子交换膜燃料电池电堆仅需要使用约 2 克的 Pt 催化剂、 0.2 平方米的质子交换膜、 0.4 平方米的碳纸扩散层和约 0.24 平方米模压双极板。考虑国产燃料电池材料的批量生产,估计能实现的经济指标: 1500 元/平方米(质子交换膜)、催化剂 400 元/克( Pt)、 300 元/平方米(碳纸)、 600 元/平方米(模压石墨板)。 1 千瓦全国产材料燃料电池堆的关键材料成本可控制在 1500 元以下,这与目前进口材料燃料电池 26000 元/千瓦的成本相比, 国产材料燃料电池堆具有十分诱人的前景,这一批量生产的经济指标已经远远低于电站成本要求 8000 元/千瓦,距离交通动力 500 元/千瓦的产业化目标也为时不远。
清华大学 2021-04-13
碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换法生产碳酸二甲酯
项目简介: 碳酸二甲酯(DMC)是近年来受到国内外广泛关注的绿色化工产 品。1992 年在欧洲通过了非毒性化学品(Non toxic substance)的注册登 记,属于无毒或微毒化工产品。由于其分子中含有多种官能团,因而 具有良好的反应活性;一方面碳酸二甲酯有望在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、 甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品;另一方面, 以它为原料可以开发、制备多种高附加值的精细化学品,在医药、农 药、合成材料、染料、润滑油添加剂、食品增香剂、电子化学品等领 域获得广泛应用;如用于合成环丙沙星、碳酸二苯酯(DPC)、甲基二 异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、MPAN、苯甲醚、 聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯二醇(PCD)、ADC 透明树脂、甲胺基甲 酸钠酯(西维因)、四甲基醇铵(TMAH)。第三,其非反应性用途: 溶剂、溶媒和汽油添加剂。如作药物制备的溶媒介质,特种快干油漆 的溶剂、喷雾剂的溶剂等。所以,碳酸二甲酯被誉为 21 世纪有机合 成的一个“新基块”,其发展将对我国的煤化工、石油化工、甲醇化工、 C1 化工起到巨大的推动作用。 DMC 是性能优良的溶剂、溶煤,具有如下优点:(1)与其他有机 物相溶性好;(2)微毒且蒸发速度快;(3)脱酯能力比较高。所以有可能 在下述领域得到广泛应用:(a)是半导体工业使用的对大气臭氧层有破 坏作用的清洗剂 CFC 和三氯乙烷的替代品之一;(b)在清洗剂和特殊 涂料(油漆、油墨)、医药化学品等的生产中用作溶剂、溶媒;(c)作为 CO2的载体,应用于喷雾方面。 产品市场分析: 碳酸二甲酯及其相关的丙二醇等产品,被中国列入“九五”重点开 发的 50 个精细化工品种范围。为了防止大气污染,提高汽油的含氧 率,国外用甲基叔丁醚取代四已基铅作石油添加剂,实现汽油无铅化, 但汽油含氧率仍不理想,DMC 除了分子含氧率高达 53%,具有提高 汽油辛烷值的功能,因此可作添加剂,提高汽油的含氧率,如能实用 化,汽油将成为 DMC 的最大用户,其市场前景更加宽阔。据了解,在国际市场,碳酸二甲酯的年需求量约 15 万~20 万吨。特别是近几 年来,由于下游产品聚碳酸酯、聚氨酯、汽车添加剂、高能电池电解 液等市场发展迅速,国际市场对碳酸二甲酯的需求更是与日俱增,市 场容量将达到 30 万吨左右。远远大于国际市场的供应能力。目前, 国际上碳酸二甲酯年产能力仅 6 万~8.6 万吨。在国际市场上,欧盟 每年需进口 1 万吨以上,印度也需进口 5000 吨以上。 目前,我国的碳酸二甲酯生产能力有限,与市场之间缺口很大, 生产工艺也较为落后,产品含量低,质量不稳定。目前国内年需求量 达数万吨,生产能力仅数千吨,预计到 2005 年需求量将高达 10 万 吨。 本工艺所得另一产物丙二醇,用作不饱和聚酯树脂的原料,也是 增塑剂、表面活性剂、乳化剂和破乳剂的原料,可用作防腐剂、水果 催熟剂、防霉剂、防冻剂及烟草保温剂,是大宗化工原料,国内年需 求量在 10 万吨以上。 工艺技术: 反应原料:碳酸丙烯酯 和 甲醇;产物:碳酸二甲酯和 1,2-丙 二醇;反应所需压力:10 至 30 大气压。碳酸丙烯酯的转化率 58.5%, 对碳酸二甲酯的选择性 96.9%,对 1,2-丙二醇的选择性 99.9%;甲醇 的转化率为 29.5%。固定床流程碳酸二甲酯的收率 20.0%,原料循环 使用。 本合成碳酸二甲酯的技术,原料易得,操作安全,不存在剧毒、 易燃、易爆等危险。催化剂制造方便,稳定性好,生产成本低。反应 所需压力:10 至 30 大气压。无需特殊设备。 产品成本分析: 碳酸二甲酯 1.0~1.2 万/吨,1,2-丙二醇 0.8 万/吨。原料:碳酸丙稀酯 0.8 万/吨,甲醇 0.23 万元/吨。 原料成本 4.34 元/千克。 特点: 高活性催化剂的成功开发;碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和与之配套 的下游产品如碳酸二苯酯、聚碳酸酯的应用开发研究以及理论研究。 
南开大学 2021-04-11
酯交换法生产碳酸二甲酯的节能改造新工艺
碳酸二甲酯(简称 DMC)是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品,其具有良好的反应活性,可以在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及 氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羫基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多 种重要化工产品。碳酸二甲酯的合成工艺主要有光气法、甲醇氧化羫基化法和酯 交换法三大类。光气法由于使用了剧毒的光气,产品质量差,应用受到限制,且 光气本身的使用也受到限制,目前已逐步被淘汰,后两种方法是当前 DMC 的主要 生产方法,我国碳酸二甲酯的生产以酯交换法为主。酯交换法工艺中存在大量的 反应和常压及加压精馏塔,这些塔的能耗较高,年消耗蒸汽量较大,随着国内能 源价格的逐年增加,产品生产成本增长迅速,对产品的利润空间构成严重威胁。 本项目为自有专利技术,项目是在传统酯交换法合成和恒沸精馏分离工艺的基础 上,结合热泵和挟点技术发展而成的。该技术通过对现有的生产工艺进行综合的 能量匹配和优化,对耗能较大的反应精馏塔等设备进行节能改造,将塔顶蒸汽加 压升温后直接用作塔底再沸器的热源,不需要塔顶冷凝器及其冷却水消耗,也无 需用锅炉对塔底再沸器进行加热。传统工艺采用本项目技术改造后,可做到核心 工艺段能量自产自销,极大程度上降低了蒸气的消耗量,同时也降低了冷却水的 耗量,生产成本大大降低。
西安交通大学 2021-04-11
碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换法生产碳酸二甲酯
产品简介 碳酸二甲酯(DMC)是近年来受到国内外广泛关注的绿色化工产品。1992年在欧洲通过了非毒性化学品(Non toxic substance)的注册登记,属于无毒或微毒化工产品。由于其分子中含有多种官能团,因而具有良好的反应活性;一方面碳酸二甲酯有望在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品;另一方面,以它为原料可以开发、制备多种高附加值的精细化学品,在医
南开大学 2021-04-14
一种 FCoE 读写处理系统、处理方法及交换 ID 分配方法
本发明公开了一种 FCoE 读写处理系统,包括交换 ID 管理模块、 请求帧封装发送模块、数据帧封装发送模块、数据帧接收处理模块、 准备帧接收处理模块、响应帧接收处理模块和接收队列;本发明还公 开了一种基于该 FCoE 读写处理系统的读写处理方法,对来自上层的 对应多队列块通用块层请求或块设备驱动层请求,按照 FCoE 协议和 FCP 协议处理,生成的 FCoE 帧通过标准以太网网络接口传输;缩短 了读写路径,减小处
华中科技大学 2021-04-14
一种复杂结构耦合损耗因子的预示方法
本发明提供了一种复杂结构耦合损耗因子的预示方法,将系统切割成连续耦合的子系统,并对子系统在耦合边上的边界条件进行近似,分别建立耦合子系统的有限元模型,施加边界条件,并对结构有限元模型进行模态分析,提取模态数据,利用两个子系统耦合边的应力模态振型和位移模态振型计算模态相互作用的功,利用双模态方程法预示结构的耦合损耗因子。本发明结合了有限元法和双模态方程法预示复杂结构的耦合损耗因子,使用有限元法得到耦合边处的位移和应力模态振型、子系统的固有频率和模态质量,通过计算耦合子系统的相互作用功,再结合双模态方程法得到耦合损耗因子,能够准确且高效地预示复杂结构的耦合损耗因子。
东南大学 2021-04-11
粉煤成型及催化热解-活化耦合多联产技术
煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及,煤炭在开采过程中的块煤率降低,粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远,如不加以合理利用,会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题,成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床(自有专利技术),在实现粉煤热解加工利用的同时,多联产兰炭(或高附加值的活性炭)和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项,发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。
西安科技大学 2021-04-11
强耦合作用钼基金属杂化材料研究
新能源转换和储存技术是当今世界解决目前化石能源危机和环境污染问题的核心途径。廉价的电解水产氢催化剂和高容量的储能材料成为大规模推广此类新能源技术的关键。对于电解水产氢而言,贵金属铂基催化剂的产氢活性最好,但其资源有限,无法推广使用。相比而言,非贵金属钼基材料以其特殊的理化性质表现出优异的分解水制氢活性,但存在导电性低及材料团聚问题,这导致材料活性位点暴露少和稳定性差等问题。为了解决这些挑战性问题,近日,北京大学工学院研发团队提出了一种具有强耦合作用钼基金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能,并发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和稳定性。
北京大学 2021-02-01
基于强耦合变压器的电流提升技术
电子科技大学电子科学与工程学院(示范性微电子学院)博士生张净植在2018年国际固态电路会议(ISSCC)上发表研究成果,提出了一种“基于强耦合变压器的电流提升技术”,初步实现了用一款芯片覆盖多个频段,让5G通信“全球通”变成了可能。2015年,张净植的导师康凯正承担国家5G技术方面的一个重大专项,他有机会参与其中,负责频率源方面的部分研究任务。而正是这次研究,让他将目光锁定在了5G芯片上。张净植发现,目前不同国家划分的应用于5G通信的频段各不相同。比如,中国用的是24.75GHz~27.5GHz和37GHz~42.5GHz频段,美国用的是27.5GHz~28.35GHz、37GHz~38.6GHz和38.6GHz~40GHz频段,欧洲用的是24.25GHz~27.5GHz频段,日韩则采用26.5GHz~29.5GHz。也就是说,如果5G手机的芯片不支持这么多不同频段,出国后就无法正常通信了。相对于当前使用的4G技术,5G技术在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面有一个质的飞跃,就像美国运营商Sprint新任总裁和即将上任的CEO迈克尔·康贝斯在今年的摩根大通全球技术、媒体和通信会议上所说的,如今的4G网速平均只有30MB/秒,而5G提供的网速将是它的15倍。因此,学界和业界都对5G给予厚望。张净植的研究成果,就是两方小小的“通用芯片”:大的芯片只有910微米×920微米(1微米=10-6米),小的芯片为700微米×670微米,面积都小于1平方毫米,大小相当于一根绣花针的横截面。但这种小芯片却具有“兼容并蓄”的“宽广胸襟”,极大地提升了注入锁定倍频器的工作带宽,即“基于CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺的超宽带注入锁定倍频器”,简而言之,就是为了解决5G芯片在不同电磁频段“水土不服”的难题而专门设计的。在与业界最先进技术的比较中,该技术在仅消耗两倍功耗的情况下,将工作带宽提升了5.2倍,同时还解决了毫米波频段中“低相位噪声信号源的大带宽设计”难题,为毫米波领域超宽带低相位噪声信号源设计提供了一个可行方案,对5G通信的高频段多频带应用有着实际意义。左边是差分输出芯片,是核心电路的验证模块;右边是正交输出芯片,是完整的、可以用于5G系统的芯片。原文:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/5/412885.shtm
电子科技大学 2021-04-10
力与位移耦合控制的新型汽车动力转向系统
力与位移耦合控制的新型动力转向系统属于一种新型电动转向技术,属于汽车零部件设计领域。汽车动力转向是人车路闭环系统的桥梁和纽带,是影响汽车主动安全性和驾驶员转向感觉的关键问题。如何有机融合驾驶员转向感觉与汽车主动安全性,使转向轻便性与转向路感协调统一,已成为当前国内外动力转向系统设计的技术难题和产业化的技术瓶颈。本项目立足前沿,突破一系列关键技术,形成具有自主知识产权的创新成果,创新性地研制出基于力与位移耦合控制的新型动力转向系统,不仅能实现汽车转向轻便性和驾驶员路感的完美融合,而且还能使汽车的安全
南京航空航天大学 2021-04-14
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