技术成果

质子交换膜（PEM）燃料电池电堆

质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells, PEMFCS）是一种将氢气 （H ）和氧气（O ）中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置，其具有能量效 2 2 率高、功率密度大、无腐蚀和环境污染等诸多优势，已然成为当前最具发展前景的新能源技 术之一。作为一种具有巨大潜力的清洁能源技术，氢燃料电池将成为工业脱碳过程中不可或 缺的一环。氢燃料电池属于国家重点发展的战略性新兴产业。到2025年为止，氢燃料电池已 经广泛应用于重型燃料电池车辆、航天器、数据中心和仓储等领域。未来，氢燃料电池的潜 在应用领域将进一步拓展，包括便携式电子设备、医院和军事等领域。燃料电池在中国乃至 世界的发展前景均十分广阔。 氢能装备先进制造中心可为客户量身定制不同功率的氢燃料电池电堆和系统，包括催化 剂、膜电极、石墨和复合双极板、密封件及模具等电堆关键零部件。  项目阶段与进展 可以与企业合作开发不同功率的世界技术领先的氢燃料电池电堆  知识产权情况 量身设计自主知识产权  应用前景 氢能交通、无人机、热电联供系统  合作方式 共同开发、技术许可、技术转让、技术服务等 -53- 新能源

袋装水泥自动装车系统

针对水泥生产线袋装水泥自动装车问题，研制了全自动装车系统，该系统可 以广泛应用于水泥、粮食、化肥等行业的自动生产线，完成自动装车任务。简况 如下： 袋装水泥自动装车系统包括传送带、x-y-z三轴调向机构、车辆自动定位以 及控制系统等，实现了对任意车型的自动化装车流程，全程自动作业，无需人员 干预。 该系统分别在台泥句容厂、台泥重庆厂进行了装车试用，效果良好。技术已 经比较成熟，并经过了实际工况考验，目前正在商讨产业化事宜。 台泥集团可以提供大约 30-40条线的产品采购合同，并出资 1000 万现金作 为股份入股新公司。 公开发表论文四篇、硕士论文两篇、并申请专利3项。

智能物联网感知与测试

本项目针对当前物联网测试场景多、传输快、距离远等特点，研 究了物联网结构的最优架构，融合协议解析，实现了多源节点接入与 数据最优化；以“功能模块化”和“感知节点分布式计算资源优化” 为导向，设计开发了物联网设备接入与组网节点模块；引入自适应多 径通信和智能感知节点协同计算，提升智能检测物联网的可协同性、 兼容性、数据传输速率和可靠性。项目研究了多源接入、优化计算及 — 353 — 小型化节点的新型物联网测试共性技术，为各类场景下工业检测智能 物联网向高容量、高速率、资源平衡方向的发展提供关键技术支持。 项目所研发的物联网测试技术已成功应用于建筑施工、物流运输、 石油储运、医疗设备智能化等行业，解决了“沥青路面施工质量监测”、 “冷链运输状态监测”、“集输管道状态监测”和“负压仓智能化升 级”等具体工程问题，相关技术在多个具体场景获得广泛应用。由于 所研究成果对抗击新冠肺炎疫情发挥了积极作用而被西安电视台报 道，并被学习强国等网络平台转载，获得了较好的社会反响和积极的 反馈评价。 （三） 关键技术 1）多源异构感知节点解析兼容技术。 为了测试功能的多样化需要协调多种感知节点并协调测试需求。 项目研发了多设备异构协议解析融合方案，打通了异构协议节点间信 息交互的屏障，实现了对多种异构协议一致性和互操作性的测试与评 价。 2）融合计算与最优化传输技术。 为了减小上游数据的收发量，减轻服务器数据处理的负载，必须 全面优化计算资源并降低物联网能耗。项目结合了最优化与自适应理 论，解决了自主路径选择与规划难题，建立了分布式计算策略，结合 — 354 — 最优化数据分配与传输全面提升了节点的运算能力并极大降低了网 络负载。 3) 小型化与低功耗节点技术。 为了最大化系统总吞吐量，必须通过拓扑控制满足总体的服务质 量需求。项目解决了基于拓扑控制的高速 mesh 难题，提出了冲突负 载均衡方

大型电力变压器感应式振荡冲击耐压试验设备

在电力设备的现场交接过程中，耐压试验是设备投运之前的最后一道防线，耐压试验能够有效地发现设备内部的绝缘污秽、安装错误、几何尺寸偏差，以及在包装、运输、安装调试过程中损坏和遗留异物等缺陷，是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要方法。电力变压器是电力系统中最为重要的设备之一，为了及时发现变压器存在的故障缺陷和安全隐患，相关标准和规程推荐在现场对电力变压器进行操作冲击试验，特别是高电压等级变压器的绝缘水平由操作冲击水平决定，如果现场不进行操作冲击试验，则对变压器投运前的考核不够完备，会造成设备运行的潜在风险。但由于传统的试验方法所需要的的试验装备及其复杂，现场无法进行应用，所以目前变压器投运前在现场不进行操作冲击试验，由此也导致了很多尽管通过了现场各项常规试验，但投运不久就出现事故的案例。针对这一问题，本研究团队对变压器现场操作冲击电压试验的试验方法、试验装备及故障诊断方法进行了长期而系统的研究，形成了完整现场解决方案。研制了感应式振荡型操作冲击试验成套设备，可用于现场对于电力变压器（110kV~1100kV）进行感应式振荡型操作冲击耐压试验。该设备利用变压器电磁感应原理，通过低电压等级的冲击电压发生器对变压器低压绕组放电，对应的变压器高压绕组通过电磁感应产生高幅值振荡型操作冲击电压，可通过调节调波电路中的波头、波尾电阻和调波电感改变振荡型操作冲击波形参数。设备经过模块化设计，在现场进行组装和接线，使得整个设备更加紧凑、便携，依靠人力便可实现设备的装卸，可适应现场复杂多变的实际工况。同时还配备有配套故障诊断软件，可有效识别变压器绝缘故障。该方法拥有两项核心授权发明专利，对其试验方法和故障诊断方法具有明确的授权保护。

液化天然气（LNG）冷量利用技术

天然气作为三大能源之一，近年来越来越多地得到国内外的青睐。而天然气液化之后，其体积骤缩约1/625，对储存和运输都有巨大的优势。而用户在使用天然气时，LNG又需要气化后使用。液化天然气（LNG）的常压贮存温度为 111K（-162℃），其气化并复温到常温300K（27℃左右）的过程将释放大量的冷能，约为883 kJ/kg。这部分冷能的回收利用对提高LNG使用效率、节省能源消耗具有重大意义。目前，液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域，如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。除了低温利用之外，按照冷能梯级利用的原则，LNG从气化点到常温，其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库（-60℃）、低温冷冻库（-35℃）、高温冷冻库（-18℃）以及果蔬预冷库和中央空调系统（0℃～10℃）温区。西安交通大学制冷低温研究所LNG冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置，具有良好的研究基础和成果。目前，团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术。 （1）用于液化天然气汽车（LNG）冷藏冷冻车（冷链）或车厢空调技术；使用天然气作为燃料的汽车分为 CNG（压缩天然气）汽车和 LNG（液化天然气）汽车，后者因其单位体积容量大，能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受。 （2）LNG冷能用于空气分离装置流程。可以为空气分离过程提供低温冷源，为系统输入大量高品质低温冷能，从而降低空分流程的能耗，达到节能增效的目的。

冷链食品及其外包装等离子体消杀一体机

（一）项目背景新型冠状病毒（简称新冠病毒）在低温环境中存活时间长（可达数周~数月），自中国内地在进口冷链食品外包装中检出新冠病毒核酸阳性以来，疫情传播呈现出“从物到人”和“从人到人”并存的特征。随着确诊病例陆续出现，冷链食品及其外包装的病毒消杀成为当前疫情防控的焦点和保障相关从业人员安全的重点任务。如何消杀冷链食品及其外包装，以及采用何种消毒杀菌技术成为目前相关行业亟待解决的问题。传统消毒杀菌技如何消杀冷链食品及其外包装，以及采用何种消毒杀菌技术成为目前相关行业亟待解决的问题。术主要包括物理和化学杀菌。物理杀菌主要包括高温、微波及紫外线杀菌等。其中高温和微波杀菌、温升高，紫外线杀菌效果弱、时间长、存在死角，不适于冷链产品。化学杀菌常用强氧化性的消毒剂，如84消毒液、环氧乙烷等，存在异味、毒性残留问题，给食品、环境带来严重隐患，不适于食品及其外包装杀菌。鉴于现有消毒方法存在的问题，国内外不断探索新的低温消毒技术，包括射线、高压脉冲、臭氧、等离子体等。其中，放电等离子体被认为是最可行的新型非热消毒杀菌技术之一。等离子体是通过大气压放电产生的物质第四态，富含荷电粒子、高活性成分、紫外线和臭氧等成分。等离子体消杀技术利用等离子体间接或直接与微生物作用，在分子水平上破坏微生物的有机结构，导致微生物代谢平衡失调，实现短时高效消毒灭菌。项目团队前期针对冷冻猪肉和鸡翅开展了模拟冷链食品的等离子体消毒杀菌研究，结果表明介质阻挡放电等离子体可在 90s内杀菌率达 90%以上。如上所述，由于等离子体综合了高活性粒子、紫外线和臭氧的消毒杀菌功能，通过后续研究和优化，研发针对冷链食品及其外包装的等离子体消杀技术和装备，能够有效阻断冷链产品传播新冠病毒及其未来新型病毒。（二）项目简介在此次疫情爆发的大背景下，本项目提出了一种基于等离子体技术的冷链食品及其外包装高效消杀一体机，解决新型冠状病毒在冷链产品中易存活、消杀难度大等瓶颈问题。结合前期研究结果，利用研发的等离子体消毒机对冷链食品及其外包装的消毒杀菌应用效果能够符合国家标准（GB 2707-2016、GB 4789-2016）。研发的技术和设备可广泛应用到冷链食品加工、物流、仓储、货物进出口等环节的消杀，切断病毒的冷链传播途径，保障冷链行业从业人员健康安全。图1 等离子体消杀装置示意图