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01. 成果簡介 質子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動、無腐蝕性、反應溫度低、氧化劑需求低等優勢，是當前燃料電池汽車的首選，然而，針對目前質子交換膜燃料電池系統設計和控制，還存在以下問題： 1. 在考慮零下低溫條件下電堆快速暖機的前提下，實現最優增濕效果，是燃料電池系統設計的一個挑戰； 2. 由陽極與陰極兩側壓差波動造成的燃料電池質子交換膜機械損壞、以及由燃料電池的高電位造成的燃料電池多孔碳紙化學腐蝕，是限制燃料電池壽命的重要因素； 3. 當燃料電池汽車進入隧道或者地下車庫等封閉空間時，由于陽極吹掃而被排出的氫氣會在該密閉空間上方聚集，產生安全隱患； 本成果提供一種能夠實現陽極再循環和陰極排氣再循環的燃料電池系統設計，以及相應的氣體壓力隨動控制、氣體濕度多模式控制和輸出電壓鉗位控制，可精確控制進入電堆的氫氣/空氣壓力、總流量、溫度、濕度和氧含量等參數，具體如下： 1. 燃料電池系統對進氣濕度要求較高，只有在最優增濕條件下，才能實現最高輸出效率，為了實現對進氣濕度的控制，目前主要由外部增濕和自增濕兩種系統，前者低濕環境條件下電堆增濕效果較好；后者取消了外部增濕器，加快了零下低溫條件下電堆暖機過程。本成果采用陽極+陰極雙循環系統，在小負荷工況下，增大陰極循環程度，充分運用陰極生成水對燃料電池進氣進行加濕；在中高負荷下降低陰極循環程度，而增高陽極循環程度，避免由于進氣流量過大引起的陰極循環泵功率消耗過高的問題。兼顧低濕環境條件下提高電堆增濕效果與零下低溫條件下電堆暖機過程，提高電堆效率； 2. 首先，進入燃料電池電堆的氣體流量與氣體壓力存在一定耦合關系，導致陽極與陰極兩側氣體壓力將隨著燃料電池發電系統的輸出功率變化而變化，由此引起的陽極與陰極兩側壓差波動會對燃料電池內部的質子交換膜產生機械損壞，本成果采用陽極+陰極壓力快速隨動控制，從而降低由壓力波動造成的機械損壞；此外，在怠速或小負荷時，燃料電池的高電位會對燃料電池內部的多孔碳紙造成化學腐蝕，為此，在怠速或小負荷時，本成果通過增大陽極循環程度，降低燃料電池電位，實現對電壓的鉗位控制，從而降低由高電位引起的化學腐蝕；綜上所述，本成果通過陽極+陰極壓力快速隨動控制和電壓鉗位控制，延長電堆壽命； 3. 由于氮氣和水的濃差擴散作用，燃料電池陽極側都會出現氮氣累積和液態水水淹現象，引起燃料電池性能下降，因此需要定期對陽極側進行吹掃，將累積的液態水、氮氣與未反應的氫氣一起排出。本成果在陽極出口處增加了燃料電池小面積單片，用于處理尾排氫氣，從而實現燃料電池系統氫氣零排放，保障燃料電池系統的運行安全。 燃料電池雙循環系統02. 應用前景 本成果可應用于質子交換膜燃料電池領域。03. 知識產權 本成果涉及9項發明專利。04. 團隊介紹 項目團隊主要研究方向新能源汽車動力系統，團隊成員包括歐陽明高、李建秋、楊福源、王賀武、盧蘭光、李希浩、徐梁飛、杜玖玉、韓雪冰、馮旭寧等，課題負責人為李建秋，獲得國家技術發明二等獎兩項，北京市科學技術一等獎一項、中國汽車工業技術發明一等獎一項，論文發表200余篇。項目團隊深度參與了中國新能源汽車的戰略規劃、科技研發、國際合作、示范考核和產業化推進的全過程，培育出多家學生創業型高科技企業，為中國新能源汽車躋身世界先進行列作出了重要貢獻。05. 合作方式 技術許可。06．聯系方式 郵箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

本發明公開了一種平板式固體氧化物燃料電池，包括依次緊密 接觸的陰極層、電解質層、陽極功能層以及支撐體層，所述支撐體層 背向所述陽極功能層一側設置有氣體通道，其特征在于，所述支撐層 成分包括 NiO、Fe2O3 和 NiTiO3，所述燃料電池在工作過程中，所述 NiO-Fe2O3 還原成 Ni-Fe 合金，NiTiO3 還原成 Ni 和 TiO2，TiO2 顆粒 均勻的分布在 Ni-Fe 合金骨架上。按照本發明實現的平板式固體氧化

本發明公開了一種基于絕熱燃燒條件的生物質微米燃料高溫清潔燃燒方法，包括：(a)將生物質微米燃料以全密封的形式予以灌裝裝卸和運輸，并管路輸送至工業窯爐；(b)將生物質微米燃料與空氣進行預混以形成粉塵云的流態形式；(c)將預混后的流態粉塵云向經由燃料噴管噴入設置在窯爐中的絕熱燃燒室，由此在此相對封閉的儲熱空間將能量密度相對低的生物質燃料的能量聚積在其中，并執行超高溫燃燒；(d)在燃燒過程中，向絕熱燃燒室補水蒸汽。通過本發明，能夠獲得高達 1500℃以上的燃燒溫度，滿足多種工業或民用窯爐的加熱要求，同時與

近年來，環境污染問題嚴重，石油等不可再生資源日趨匱乏，探求汽車新的動力源已經成為世界汽車領域研究和發展的熱點，燃料電池汽車作為一種新型節能汽車備受關注。質子交換膜燃料電池作為第四代燃料電池技術，不但突破卡諾循環限制，能量轉換效率高，而且排放污染少，對環境極其友好。部分汽車企業已經開始進行小規模的PEMFC汽車試運行和小批量投產，加快了其商用進程。 燃料電池裝置作為燃料電池汽車的動力裝置，是整個裝配體中最重要的部件，如何對質子交換膜燃料電池（PEMFC）進行有效的熱管理，對其工作效率、使用壽命和運行經濟性有著極其重要的意義。 通過對燃料電池的熱分析，與上汽合作搭建起36kW的Plug-in燃料電池發動機試驗平臺。 借助試驗平臺，可以對電堆進行大量實驗，并且可以分析電堆的輸出的功率，極限功率，及功率調節特性等動力數據；還可以分析電堆的散熱性能，以及散熱效果對電堆的功率影響等基礎數據。

1.開發背景 隨著去年新型冠狀病毒的爆發，全國各地各個場所的消毒任務顯得尤為必要，現在在醫院等場所，依舊是采用背負式噴霧機進行噴霧消毒，人力消耗大、效率慢且很辛苦，因此需要解決噴霧的效率問題。 2.開發思路 立式雙筒噴霧機器人，包括底座，固定支架，兩個噴霧設備，中間裝有雙目攝像頭，底座上分離式安裝有立體式水箱，水箱頂部周邊的支架上固定安裝有水泵，電氣箱。應用了5G通信技術進行硬件設計、網絡傳輸，應用QT實現遙控界面的開發，通過機器人上方的高清攝像頭采集到的視頻，然后轉換、壓縮反饋到遙控界面，由反饋得到的視頻信息，通過遙控遠程控制機器人的驅動、噴霧等功能。 3.主要創新點 （1）立式機器人創新結構設計 （2）基于雙目測距的智能噴霧設計 （3）基于5G通信模塊的遠程操控 4.市場應用 （1）江蘇淮安賓館有限公司 （2）江蘇臻隆生態農業科技有限公司

隨著5G與垂直行業的結合日益緊密，5G專網受到了廣泛關注。傳統5G專網大多依賴現有的運營商網絡設施，基站位置固定且建設成本高，無法滿足部分垂直領域低沉本、快速、靈活的布網需求。例如在應急搶險救災領域，在地面通信設施中斷受損等情況下，需要短時間快速進行網絡搭建，且網絡的服務區域需隨著救援人員的任務位置不斷變化；在礦業開采領域，隨著作業面的掘進，聯網機械設備的位置也在變化，由此也需要調整基站的位置。另外，對于長距離覆蓋的場景，單個5G基站由于覆蓋距離受限，難以滿足要求。 在上述需求驅動下，課題組提出了5G機動專網的概念，通過利用5G高速鏈路實現了5G基站和核心網間的無線連接（即無線回程），使基站部署位置不再受限于有線連接，與此同時，機動專網系統的基站和核心網具有便攜、輕量的特點，成本低、易部署、機動性好。由于系統的接入鏈路和回程鏈路均基于5G制式，整個系統相比現有Mesh組網方案具有顯著的高速率優勢，可在多跳組網下有效支撐全景視頻回傳、無線增強現實、遠程無人車操控、高清視頻通話等業務。圖1展示了系統使用的靈巧軟基站、霧小站和輕量核心網，圖2展示了一個具體的機動多跳傳輸方案和性能結果，圖3展示了所提方案在應急通信和軍事通信領域的應用前景。圖 1 機動專網核心設備介紹圖 2 機動組網系統拓撲圖 3 機動組網系統應用前景

隨著5G與垂直行業的結合日益緊密，5G專網受到了廣泛關注。傳統5G專網大多依賴現有的運營商網絡設施，基站位置固定且建設成本高，無法滿足部分垂直領域低沉本、快速、靈活的布網需求。例如在應急搶險救災領域，在地面通信設施中斷受損等情況下，需要短時間快速進行網絡搭建，且網絡的服務區域需隨著救援人員的任務位置不斷變化；在礦業開采領域，隨著作業面的掘進，聯網機械設備的位置也在變化，由此也需要調整基站的位置。另外，對于長距離覆蓋的場景，單個5G基站由于覆蓋距離受限，難以滿足要求。 在上述需求驅動下，課題組提出了5G機動專網的概念，通過利用5G高速鏈路實現了5G基站和核心網間的無線連接（即無線回程），使基站部署位置不再受限于有線連接，與此同時，機動專網系統的基站和核心網具有便攜、輕量的特點，成本低、易部署、機動性好。由于系統的接入鏈路和回程鏈路均基于5G制式，整個系統相比現有Mesh組網方案具有顯著的高速率優勢，可在多跳組網下有效支撐全景視頻回傳、無線增強現實、遠程無人車操控、高清視頻通話等業務。圖1展示了系統使用的靈巧軟基站、霧小站和輕量核心網，圖2展示了一個具體的機動多跳傳輸方案和性能結果，圖3展示了所提方案在應急通信和軍事通信領域的應用前景。 圖 1 機動專網核心設備介紹 圖 2 機動組網系統拓撲 圖 3 機動組網系統應用前景

5G新基建是國家的重要發展戰略，寬溫高可靠的25Gb/s DFB(分布反饋)激光器芯片是5G光傳輸核心光芯片，也是當前5G建設的卡脖子問題之一。自主可控的5G光模塊DFB激光器芯片對解決光通信“空芯化”問題，推進“中國芯”國家重大戰略實施，保障我國通信基礎設施安全具有重要的經濟和社會效益。因DFB激光器的微分增益隨溫度上升迅速下降，常規的DFB激光器面臨嚴重的高溫高帶寬瓶頸。面對5G應用要求的-40~85℃的寬溫應用場景，常規DFB激光器芯片往往是超頻運行，嚴重影響可靠性。因此，研制全國產寬溫25Gb/s DFB激光器芯片，同時兼顧低成本高可靠需求對推進“中國芯”國家重大戰略實施具有重要意義。 本成果創新性地提出一種溝中溝脊波導DFB激光器結構，相比較常規DFB激光器，在脊兩側對稱的刻蝕兩個溝槽。此結構可抑制注入載流子的橫向擴散，提高對光場的束縛，提高芯片帶寬，滿足芯片高速工作需要。芯片的高溫輸出光功率大于10mW，單模抑制比大于40dB，實測寬溫25Gb/s眼圖及誤碼率均達到商用需求。同時，相比較常規芯片，其制作過程只需多加一步簡單的刻蝕，無需二次外延，成本低，做了2000小時的老化試驗，其功率變化小于0.5%，具有高可靠性。 圖1（a）常規DFB激光器芯片截面圖（b）新型溝中溝脊波導DFB激光器芯片截面圖（c）新型溝中溝脊波導DFB激光器芯片概圖（d）（e）（f）分別為常規芯片、溝脊距為2μm、溝脊距為6μm SEM圖 圖2（a）（b）（c）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規芯片響應曲線對比（d）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規芯片響應帶寬對比，帶寬可提高3GHz 25℃和3.7GHz 85℃下芯片25Gb/s眼圖（g）25℃、55℃和85℃下芯片背靠背傳輸及10km傳輸誤碼率曲線 圖3（a）（b）25℃和85℃下常規芯片與溝中溝脊芯片2000小時老化實驗結果，功率變化小于0.5%

中國科學技術大學微電子學院左成杰教授研究團隊在鈮酸鋰（LiNbO3）壓電薄膜上設計并實現了Q值超過100000的高頻（6.5 GHz）微機電系統（MEMS）諧振器，與文獻中現有的工作相比，把Q值提升了2個數量級。