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01. 成果簡(jiǎn)介 近年來(lái)，隨著氫能利用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，應(yīng)對(duì)氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場(chǎng)前景巨大，氫能在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，世界發(fā)達(dá)國(guó)家均將氫能及綜合應(yīng)用作為未來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。燃料電池汽車融合了內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優(yōu)勢(shì)，而且續(xù)駛里程足夠長(zhǎng)，被業(yè)界公認(rèn)為是新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)北京奧運(yùn)會(huì)23輛、上海世博會(huì)的196輛燃料電池汽車的批量示范驗(yàn)證和多輪技術(shù)迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開(kāi)始進(jìn)入交通運(yùn)輸領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，從2013年開(kāi)始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國(guó)外發(fā)展路徑不同，我國(guó)從燃料電池商用車切入推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，氫燃料電池商用車已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)并在上海、北京、河北、廣東等地示范運(yùn)營(yíng)。氫能行業(yè)迎來(lái)了產(chǎn)品孕育的發(fā)展機(jī)遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，代表企業(yè)如美國(guó)GORE公司、英國(guó)Johnson Matthey公司。本項(xiàng)成果提供了一種制備膜電極的技術(shù)，創(chuàng)新點(diǎn)為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學(xué)三相界面和促進(jìn)多相傳質(zhì)，解決了傳統(tǒng)膜電極性能低、壽命短瓶頸問(wèn)題；2）發(fā)明了將質(zhì)子交換膜和催化層封裝在氣體擴(kuò)散層內(nèi)的一體化膜電極產(chǎn)品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產(chǎn)效率。該項(xiàng)成果已應(yīng)用于示范項(xiàng)目，應(yīng)用情況良好。性能指標(biāo)：1）面電導(dǎo): >40S/cm22）拉伸強(qiáng)度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測(cè)試條件：1.5atm,70℃,空氣計(jì)量數(shù)2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時(shí)（加速老化法,10%性能衰減）02. 應(yīng)用前景 燃料電池03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 本項(xiàng)成果已申請(qǐng)專利22項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)在燃料電池應(yīng)用研究方面已有超過(guò)20年的技術(shù)積累，在技術(shù)開(kāi)發(fā)和成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中，先后獲得“第十九屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、北京市第三屆發(fā)明專利獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、“清華大學(xué)科研成果推廣應(yīng)用效益獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)、“第十屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、湖北省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。負(fù)責(zé)人為副教授、博士生導(dǎo)師，累計(jì)在多個(gè)國(guó)際權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文96多篇，申請(qǐng)發(fā)明專利60余項(xiàng)。05. 合作方式 技術(shù)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(shù)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(yīng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用性前景。與傳統(tǒng)的CO2分離技術(shù)相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環(huán)境友好，設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)約空間、高效靈活、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，而且CO2濃度越高，膜法分離越經(jīng)濟(jì)，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費(fèi)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(wú)機(jī)膜和高分子膜，實(shí)際應(yīng)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(diǎn)。含有固定載體的促進(jìn)傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優(yōu)勢(shì)，能同時(shí)具有高的分離系數(shù)和透過(guò)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(guó)際上研究者們的極大關(guān)注。本研究成果合成了幾種對(duì)CO2具有促進(jìn)傳遞作用的固定載體膜材料，通過(guò)載體與CO2的相互作用促進(jìn)CO2在膜內(nèi)的傳遞，因而具有較高的滲透選擇性。同時(shí)由于載體是以化學(xué)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(kāi)發(fā)的固定載體膜材料為分離層，以多種材質(zhì)的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復(fù)合膜。所研制的復(fù)合膜，其CO2/CH4透過(guò)分離性能處于世界領(lǐng)先水平。

本發(fā)明公開(kāi)了一種建筑施工工地快速成膜抑塵劑，它由質(zhì)量濃度0.70～1.0％的海藻酸鈉溶液和質(zhì)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(wú)水氯化鈣反應(yīng)，在土壤表面迅速形成薄膜，覆蓋并固結(jié)表層粉塵達(dá)到抑制揚(yáng)塵的作用，抑塵效率可達(dá)99％以上，且成本低廉，環(huán)境友好，無(wú)毒無(wú)害，可用于城市建筑工地?fù)P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(zhǎng)期保持土壤固結(jié)含水率在11％以上，高于揚(yáng)塵臨界含水率4％。使用本抑塵劑后，裸露土層的抗風(fēng)蝕、抗水蝕能力有顯著提高，鼓風(fēng)吹掃或水流沖刷均不會(huì)導(dǎo)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(yīng)膜領(lǐng)域，提供了一種聚醚砜溫度刺激響應(yīng)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(duì)鑄膜液進(jìn)行脫氣；(2)將脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機(jī)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(duì)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(zhì)子交換膜燃料電池在車用動(dòng)力能源，分布式發(fā)電站，便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，因而受到廣泛關(guān)注。然而應(yīng)用最廣的Nafion質(zhì)子交換膜存由于脫水導(dǎo)致電導(dǎo)率降低，無(wú)法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質(zhì)膜常用的材料，PBI 的熱穩(wěn)定性極好，熔點(diǎn)高于600oC，化學(xué)穩(wěn)定性好，并且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，是一種優(yōu)異的聚合物電解質(zhì)膜材料。然而PBI 本身并沒(méi)有離子導(dǎo)電的能力，雖然采用離子基團(tuán)修飾的方法能夠提高PBI 的導(dǎo)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(diǎn) 團(tuán)隊(duì)以加工路線圖為指導(dǎo)，研發(fā)能源環(huán)境為應(yīng)用導(dǎo)向 的微孔功能膜、信息顯示為應(yīng)用導(dǎo)向的光學(xué)膜和可持續(xù)農(nóng) 業(yè)發(fā)展的功能農(nóng)膜，力爭(zhēng)建成具有國(guó)際影響力、服務(wù)我國(guó) 高性能薄膜產(chǎn)品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數(shù)空間 材料基因圖譜可實(shí)現(xiàn)多重尺度結(jié)構(gòu)精確調(diào)控，解決了行業(yè) 薄膜結(jié)構(gòu)、形貌穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低，厚度波動(dòng)大、產(chǎn) 品一致性差，成品率低，生產(chǎn)效率低下等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。 技術(shù)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(lǐng)域。用這類高分子材料作為組織引（誘）導(dǎo)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(dǎo)隔離膜 特點(diǎn)：多孔梯度膜結(jié)構(gòu)，使病損皮膚與空氣隔離，預(yù)防感染，同時(shí)引導(dǎo)皮膚組織再生，生長(zhǎng)因子或生物活性物質(zhì)的添加則可實(shí)現(xiàn)組織的誘導(dǎo)再生。2） 可降解骨組織引

本成果研制的超薄復(fù)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(guò)采用一系列親水基團(tuán)（有機(jī)磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡(luò)合物對(duì)選擇層進(jìn)行表面修飾，調(diào)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(fù)合膜滲透汽化脫水的分離性能。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 滲透汽化分離是一種新型膜分離技術(shù)，其利用致密高聚物膜對(duì)液體混合物中組分的溶解擴(kuò)散性能的不同實(shí)現(xiàn)組分分離的一種膜過(guò)程，其突出的優(yōu)點(diǎn)事能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取、吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。本成果研制的超薄復(fù)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(guò)采用一系列親水基團(tuán)（有機(jī)磷酸、羧酸、磺酸）、改性環(huán)糊精以及其金屬絡(luò)合物對(duì)選擇層進(jìn)行表面修飾，調(diào)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(fù)合膜滲透汽化脫水的分離性能。本成果對(duì)薄膜復(fù)合膜選擇層進(jìn)行表面修飾的操作簡(jiǎn)易可行，明顯優(yōu)于目前市場(chǎng)上的大部分同類膜。

團(tuán)隊(duì)以加工路線圖為指導(dǎo)，研發(fā)能源環(huán)境為應(yīng)用導(dǎo)向的微孔功能膜、信息顯示為應(yīng)用導(dǎo)向的光學(xué)膜和可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的功能農(nóng)膜，力爭(zhēng)建成具有國(guó)際影響力、服務(wù)我國(guó)高性能薄膜產(chǎn)品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數(shù)空間材料基因圖譜可實(shí)現(xiàn)多重尺度結(jié)構(gòu)精確調(diào)控，解決了行業(yè)薄膜結(jié)構(gòu)、形貌穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低，厚度波動(dòng)大、產(chǎn)品一致性差，成品率低，生產(chǎn)效率低下等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。 

1 成果簡(jiǎn)介燃料電池應(yīng)用于軍事、汽車、移動(dòng)設(shè)備和家庭等領(lǐng)域。對(duì)于新生產(chǎn)的燃料電池堆，或在用的燃料電池堆，常需要了解電池堆內(nèi)各節(jié)燃料電池的一致性和膜電極情況，但是國(guó)內(nèi)外一直缺少檢測(cè)燃料電池堆膜電極的技術(shù)和測(cè)量裝置。 課題組研究出一種可方便檢測(cè)燃料電池堆膜電極狀況參數(shù)的方法和儀器。該測(cè)量?jī)x具有如下功能和特點(diǎn)：可同步測(cè)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(shù)據(jù)自動(dòng)采樣，結(jié)果自動(dòng)處理；可用于測(cè)量燃料電池單體和燃料電池堆，解決了以往即使檢測(cè)燃料電池單體膜電極也需要多臺(tái)測(cè)試儀器的問(wèn)題，填補(bǔ)了燃料電池堆膜電極檢測(cè)儀器的空白。測(cè)量?jī)x可用于科研中對(duì)燃料電池內(nèi)部不一致性的檢查和原因辨析，可用于對(duì)各種場(chǎng)合的燃料電池堆進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和老化診斷，可用作燃料電池堆初裝過(guò)程中的成組選配檢測(cè)工具。查新表明，國(guó)內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的儀器，具有較大的推廣使用空間。測(cè)量?jī)x包括硬件部分和軟件部分。研究組已開(kāi)發(fā)出測(cè)量?jī)x的初級(jí)版，參見(jiàn)下圖。初級(jí)版的測(cè)試軟件基于 Labview 編寫(xiě)，界面簡(jiǎn)單易操作，通過(guò)配合電腦完成測(cè)量。研究組現(xiàn)在正進(jìn)行開(kāi)發(fā)測(cè)量?jī)x器的升級(jí)版，期望其能夠脫離電腦單獨(dú)測(cè)量，更美觀，更實(shí)用。  上圖 初級(jí)版電池堆膜電極檢測(cè)儀2 應(yīng)用說(shuō)明研究組應(yīng)用該方法和測(cè)量?jī)x進(jìn)行了多次測(cè)量和研究，成果在國(guó)際國(guó)內(nèi)會(huì)議的宣傳推廣中得到了許多同行的好評(píng)，并表示有購(gòu)買(mǎi)意向。