01. 成果简介 质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势，是当前燃料电池汽车的首选，然而，针对目前质子交换膜燃料电池系统设计和控制，还存在以下问题： 1. 在考虑零下低温条件下电堆快速暖机的前提下，实现最优增湿效果，是燃料电池系统设计的一个挑战； 2. 由阳极与阴极两侧压差波动造成的燃料电池质子交换膜机械损坏、以及由燃料电池的高电位造成的燃料电池多孔碳纸化学腐蚀，是限制燃料电池寿命的重要因素； 3. 当燃料电池汽车进入隧道或者地下车库等封闭空间时，由于阳极吹扫而被排出的氢气会在该密闭空间上方聚集，产生安全隐患； 本成果提供一种能够实现阳极再循环和阴极排气再循环的燃料电池系统设计，以及相应的气体压力随动控制、气体湿度多模式控制和输出电压钳位控制，可精确控制进入电堆的氢气/空气压力、总流量、温度、湿度和氧含量等参数，具体如下： 1. 燃料电池系统对进气湿度要求较高，只有在最优增湿条件下，才能实现最高输出效率，为了实现对进气湿度的控制，目前主要由外部增湿和自增湿两种系统，前者低湿环境条件下电堆增湿效果较好；后者取消了外部增湿器，加快了零下低温条件下电堆暖机过程。本成果采用阳极+阴极双循环系统，在小负荷工况下，增大阴极循环程度，充分运用阴极生成水对燃料电池进气进行加湿；在中高负荷下降低阴极循环程度，而增高阳极循环程度，避免由于进气流量过大引起的阴极循环泵功率消耗过高的问题。兼顾低湿环境条件下提高电堆增湿效果与零下低温条件下电堆暖机过程，提高电堆效率； 2. 首先，进入燃料电池电堆的气体流量与气体压力存在一定耦合关系，导致阳极与阴极两侧气体压力将随着燃料电池发电系统的输出功率变化而变化，由此引起的阳极与阴极两侧压差波动会对燃料电池内部的质子交换膜产生机械损坏，本成果采用阳极+阴极压力快速随动控制，从而降低由压力波动造成的机械损坏；此外，在怠速或小负荷时，燃料电池的高电位会对燃料电池内部的多孔碳纸造成化学腐蚀，为此，在怠速或小负荷时，本成果通过增大阳极循环程度，降低燃料电池电位，实现对电压的钳位控制，从而降低由高电位引起的化学腐蚀；综上所述，本成果通过阳极+阴极压力快速随动控制和电压钳位控制，延长电堆寿命； 3. 由于氮气和水的浓差扩散作用，燃料电池阳极侧都会出现氮气累积和液态水水淹现象，引起燃料电池性能下降，因此需要定期对阳极侧进行吹扫，将累积的液态水、氮气与未反应的氢气一起排出。本成果在阳极出口处增加了燃料电池小面积单片，用于处理尾排氢气，从而实现燃料电池系统氢气零排放，保障燃料电池系统的运行安全。 燃料电池双循环系统02. 应用前景 本成果可应用于质子交换膜燃料电池领域。03. 知识产权 本成果涉及9项发明专利。04. 团队介绍 项目团队主要研究方向新能源汽车动力系统，团队成员包括欧阳明高、李建秋、杨福源、王贺武、卢兰光、李希浩、徐梁飞、杜玖玉、韩雪冰、冯旭宁等，课题负责人为李建秋，获得国家技术发明二等奖两项，北京市科学技术一等奖一项、中国汽车工业技术发明一等奖一项，论文发表200余篇。项目团队深度参与了中国新能源汽车的战略规划、科技研发、国际合作、示范考核和产业化推进的全过程，培育出多家学生创业型高科技企业，为中国新能源汽车跻身世界先进行列作出了重要贡献。05. 合作方式 技术许可。06．联系方式 邮箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

1. 痛点问题 由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。 另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。 2. 解决方案 模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。

新一代网络关键设备，创新性的提出感知、计算、存储一体化智能网络体系架构，在网络核心节点设备引入大数据人工智能方法，突破网络简单转发能力，实现流量智能感知与分析。 

本发明公开了一种动态 MPLS 卫星网络中的标签交换方法，包括步骤 1：标签分发协议过程中的对 等体发现，其具体实现是通过 Hello 消息邻居的实时更新进行对等体发现；步骤 2：建立与维护标签分 发协议的会话；步骤 3：建立与维护标签交换路径。利用本发明提供的卫星 MPLS 网络中的标签交换方 法，能够有效地解决 MPLS 标签交换路径上因为卫星通信网络的链路环境、网络拓扑结构变化所导致的 卫星链路断开从而使数据无法转发的问题，能够很好的适用

锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纤维等。作为电极材 料的活性物质，对碳材料的要求有许多方面：如放电比容量、颗粒大小和比表面积、电 极极化性能、充放电稳定性等。目前国内外有许多研究单位在探索新的制备工艺来改善 电极性能。 采用常压干燥技术，成功地制备了碳气凝胶材料，通过控制制备条件，实现了碳气 凝胶材料微结构人为裁剪与控制。这些新型储能器件具有重量轻、体能密度高、无污染 等优点，是新一代绿色能源材料。多孔碳电极用于锂电池将优于枝晶锂电池，传统的电 极充电时枝晶会在阴极上成核，当枝晶越过电极跨度时将造成短路，从而限制了充电次 数。用多孔碳做电极时，锂离子嵌在石墨结构中，防止了锂金属的沉积和枝晶的形成， 而丰富的孔洞可提高电极与电池溶液的接触面积。碳气凝胶是由间苯二酚和甲醛在碱性 催化剂作用下，通过溶胶-凝胶和炭化工艺制备而成的。通过控制水和催化剂的用量， 可以控制其孔洞结构和密度，它的干燥过程也正由管来的超临界干燥向常压干燥发展， 以便降低气制备成本，改善其性能，使其得到更广泛的应用。碳气凝胶也可能成为电池 材料的理想选择。 

中科海钠，一家只有 4 岁的新公司，基于中科院物理所陈立泉院士、胡勇胜研究员领衔的技术研发团队的核心技术，成为国内首家、国际上为数不多的专注钠离子电池研发和制造的高新技术企业，走在了世界前列。正极、负极、电解液是钠离子电池的三大要素。其中，大部分正极材料面临稳定性差、循环寿命短、成本较高等瓶颈问题。为解决这些问题，胡勇胜科研团队绕过了锂离子电池常用正极材料中的高价格元素镍、钴等，使用铜、铁和锰等比较便宜的常见元素，研究出一种低成本、高稳定性、长寿命的钠离子电池层状氧化物正极材料体系。 2021 年 3 月底，中科海钠宣布完成数亿元级 A 轮融资，本轮融资将用于搭建年产能 2000 吨的钠离子电池正、负极材料生产线。中科海钠拥有多项钠离子电池核心专利，在钠离子电池全生产链各个环节已掌握完全自主研发的核心技术，拥有材料研发平台、百吨级钠离子电池正极和负极材料中试生产线、兆瓦时级钠离子电池中试生产线。目前产品已经在低速车、两轮车和 5G 基站领域开启应用。 2017 年，他们研制出 48V/10Ah 钠离子电池组应用于电动自行车；2018 年，他们研制出 72V/80Ah 钠离子电池组，推出全球首辆钠离子电池电动汽车。2019年，他们推出全球首个 100 千瓦时钠离子电池储能电站，首次实现了钠离子电池在大规模储能上的示范应用。2020 年，全球首款具备自主知识产权的产品化钠离子电池实现量产，电芯产能可达 30 万只/月，海外订单第一期十万只，国内的联合开发产品出货量数万只。 陈立泉院士透露，物理所实际上很早就开始研究固态电池，最早是在 1976 年，以后对固体电解质一直没有停止过研究，最近物理所从计算上发现一些新的材料，同时我们也对固态电池的安全性做了很多工作，发现固态电池安全性是很好的。现在全世界都在做锂离子电池，如果全世界的车都用锂离子电池来开，全世界的电能都用锂离子电池储存的话，根本不够。所以产业一定要考虑新的电池，钠离子电池是首选，2010 年，科学院物理所开始研究钠离子电池，2015 年研制出第一个软包装的电池。 陈立泉谈到，2060 年中国计划实现碳中和。那就现在来说，一定要特别强调能源互联网，能源互联网就可以实现能源的低碳化。交通电气化是一个趋势，包括 2000 年开始就有电动汽车的计划，未来还要继续发展电动船舶、电动飞机。

主要研究内容 全方位离子注入技术克服了传统束线离子注入直射性限制，能够在复杂形状零件表面获得具有强膜基结合力和优良表面性能的改性层，在零件表面强化处理领域具有广泛的应用前景。目前，该项技术已经获得了两项国家发明专利，获得了两次国防科工委国防科技进步二等奖，能够实现轴承，齿轮，特种心轴等复杂形状零件的批量处理。主要技术指标 真空室体积：1m3；本底真空度：<1×10-4Pa。 金属等离子体源最大沉

锂离子电池作为新一代的清洁、环保、可再生二次能源，由于具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长以及自放电小等诸多优点，被广泛应用于便携式电子设备中，并且有望在电动汽车、航空航天、医疗器械和军事国防等尖端科技领域得到大规模应用。特别是能源和环境危机产生以来，“十二五”规划纲要相应的提出“节能减排”的目标，电动汽车已被提高到实用化议程。这为锂离子电池尤其是动力电池的大规模开发应用提供了广阔的前景，这同时也迫切要求锂离子电池的能量密度和功率密度得到进一步提高。正、负极材料作为锂离

利用苦参碱椰子油酸离子液体新材料，开发具有消毒、抗菌、保湿、护肤作用的多效消毒抑菌产品，并为武汉市华中科技大学附属同济医院、中部战区总医院（汉口院区）、深圳市慈善总会、河源市和平县疫情防控指挥部等单位捐助了1万余支消毒抑菌离子液体产品和2000公斤消毒原料液。

项目简介： PIP 可控离子渗入技术是一种金属表面改性技术， 是在Q PQ  技术（盐浴氮碳氧多元共渗）的基础上研究开发的新技术 ， 进一步降低了零件的处理温度， 达到 480