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課題從事納米新能源材料能量轉(zhuǎn)化的新規(guī)律及在高端電池中的應用基礎研究，在金屬-空氣電池、鋰離子電池關鍵材料與技術以及能源清潔高效利用等領域開展工作，制備了一系列的金屬與合金、金屬氧化物、金屬硫化物納米材料以及無機/有機復合材料等，研究了納/微米材料組成、結(jié)構、形貌與電極性能之間的關系，考察了材料高效儲能的化學熱力學、動力學等性能，并開展其能量轉(zhuǎn)換與儲存新規(guī)律的探索研究，探討解決提升高能化學電源的容量、功率與壽命的有效途徑。為納米新能源材料的制備、表征及在能源領域的應用打下了基礎。 研究

一種公路收費站減速帶能量回收發(fā)電系統(tǒng)，通過減速帶下方的板簧上的垂向連桿與扇形齒輪相連；再由扇形齒輪分別驅(qū)動內(nèi)嚙合棘輪機構一、內(nèi)嚙合棘輪機構二，帶動發(fā)電機一、發(fā)電機二分別在減速帶下壓和恢復過程中發(fā)電。該種發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構簡單、成本低、使用安全可靠、發(fā)電效率高、不污染環(huán)境。

本發(fā)明公開了一種通過檢測山地環(huán)境中山脊位置并進行能量校正來提高對山地環(huán)境中帶狀地下目標的探測、識別、定位方法。該方法屬于模式識別、遙感技術、地形分析的交叉領域。帶狀地下目標的·758·熱場與山體的熱場不同能產(chǎn)生能量異常，而山脊的熱島效應也會造成山體能量異常，但該異常本質(zhì)上與帶狀地下目標的能量異常模式不同，所以本發(fā)明意在通過消除地形中的山脊所產(chǎn)生的熱體效應對帶狀地下目標表現(xiàn)出的微弱能量異常模式的影響，達到

一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 隨著電力需求的不斷增長，高性能儲能裝置對現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展起著至關重要的作用。與超級電容器和鋰電池相比，脈沖儲能電介質(zhì)電容器擁有超高的可釋放功率密度，高的操作電壓、極快的充放電速率以及長的循環(huán)壽命，是重要的新型功率儲能器件，在新能源汽車、高端醫(yī)療器械、智能電網(wǎng)調(diào)頻、可控核聚變、電磁炮等高功率脈沖技術的軍民領域有著重要應用。

本發(fā)明提供了一種考慮不確定性的結(jié)構瞬態(tài)統(tǒng)計能量響應預示方法，相比于傳統(tǒng)瞬態(tài)統(tǒng)計能量方法僅能針對確定性結(jié)構進行動響應預示，未考慮結(jié)構參數(shù)隨機性、測量誤差等不確定性因素的問題，本發(fā)明通過區(qū)間方法對結(jié)構的不確定性進行表征，考慮了不確定性對結(jié)構子系統(tǒng)間的能量傳遞和耗散的影響，基于能量控制方程建立了更為精準的結(jié)構各子系統(tǒng)瞬態(tài)能量的表達式，基于泰勒展開技術將其子系統(tǒng)瞬態(tài)能量的表達式轉(zhuǎn)化為適合區(qū)間計算的多項式形式，從而將瞬態(tài)統(tǒng)計能量分析方法推廣應用到了不確定性結(jié)構的動力學響應分析，拓展了目前瞬態(tài)統(tǒng)計能量分析方法的研究范圍，具有重要的工程應用價值。

超級電容器是一種新型綠色儲能器件，擁有比功率大、充放電效率高， 壽命長等優(yōu)點，在低碳經(jīng)濟時代展現(xiàn)出巨大應用前景，已經(jīng)被廣泛應用于電 子產(chǎn)品、電動汽車、混合電動汽車、無線通訊設施、信號監(jiān)控、太陽能及風 力發(fā)電等領域。開發(fā)具有高能量、高循環(huán)性和低成本的超級電容器是該領域 未來重要研究之一。電極材料作為超級電容器的核心組成部分，對其儲能 性能有著至關重要的影響，而具有高理論容量、低價格的過渡金屬基化合物 （Fe、Co、Ni）是實現(xiàn)高容量、低成本超級電容器首選的電極材料。以過渡金 屬基化合物為主要研究對象，對其組分及結(jié)構進行了調(diào)控，通過儲能性能測 試及儲能機理分析，為開發(fā)高性能、低成本的活性電極材料提供實驗依據(jù)。 這一研究的開展，給組裝超高能量密度的超級電容器并使其從實驗室走向我們 的日常生活帶來了新的前景。1. 先進性及產(chǎn)業(yè)化前景：提高性能、降低成本一直以來都是超級電容器發(fā)展的 主旋律，其中能量密度低是超級電容器發(fā)展面臨的主要問題，因此開發(fā)出具 有高能量、成本低的超級電容器迫在眉睫。就提高性能而言，超級電容器的 電極改進是重點，主要途徑是通過提高電壓窗口和提高電極材料的比電容。目前針對超級電容器電極材料的研究主要集中在：(1)改進現(xiàn)有的電極材料;(2)開發(fā)新型電極材料；(3)改進生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)低成本化。目前在全球范 圍內(nèi)達到工業(yè)化生產(chǎn)水平的超級電容器基本都是以雙電層為儲能機制的活性 碳基超級電容器，而以贋電容為儲能機制的超級電容器尚處于實驗室開發(fā)階 段，因此超級電容器還有很大的發(fā)展空間。2. 對所在行業(yè)和關聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的影響：根據(jù)超級電容器的容量大小 和功率密度，可以將其用作后備電源、替換電源和主電源。當主電源發(fā)生故障 而不能正常使用時，超級電容器便起到后備補充作用，它具有壽命長、充放電快 和環(huán)境適應性強等優(yōu)點。當用作替換電源時，主要應用于對環(huán)境變化有特殊要 求的場合，例如白天太陽能提供電源并對超級電容器充電，晩上則由超級電 容器提供電源。作為主電源時，主要利用超級電容的大功率密度，一般是一tin個或幾個超級電容器通過一定的方式連接起來持續(xù)釋放幾毫秒至幾秒的大電 流，放電之后，再由低功率的電源對其充電。3.   市場分析：根據(jù)IDTechEX數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2014年超級電容器全球市場規(guī)模為11 億美元，預計到2018年，超級電容器全球市場規(guī)模將達到32億美元，年復合 增長率為31%,并預測將會以此速度預計到2018年，超級電容器全球市場規(guī)模 將達到32億美元，年復合增長率為31%,并預測將會以此速度繼續(xù)增長。我國 將“超級電容器關鍵材料的研究和制備技術"列入到《國家中長期科學和技 術發(fā)展綱要(2006-2020年)》，作為能源領域中的前沿技術之一。有數(shù)據(jù)顯示， 2015年國內(nèi)超電市場規(guī)模已經(jīng)超過了 70億元，因此，在這樣的一個大背景下， 研究新材料以開發(fā)具有超高能量密度的超級電容器具有非常大的市場前景。

本發(fā)明公開了一種基于車輪的電動汽車行駛中無線能量供能系統(tǒng)。包括安裝在車輛車輪上的能量接收組件和安裝在行車道兩旁的能量發(fā)射組件，多個能量發(fā)射組件沿行駛方向間隔地布置在行車道上，通過能量發(fā)射組件通電在行車道兩旁產(chǎn)生交變磁場，車輛帶有能量接收組件的車輪在交變磁場中行駛產(chǎn)生電能為電動汽車供電；利用電磁感應原理收集行車道兩側(cè)發(fā)射組件發(fā)送的能量，在車輪內(nèi)能量接收組件收集的能量通過電滑環(huán)輸入車體內(nèi)供給電池和電動機，給車輛充電并驅(qū)動車輛不間斷行駛。本發(fā)明對車輛的框架結(jié)構尺寸和底盤高度等影響小，不需要改造路面，具有接收效率高、系統(tǒng)部署簡單、車輛適用性強的特點，可用在電動公交等系統(tǒng)中，促進節(jié)能環(huán)保。

北京大學物理學院/定量生物學中心歐陽頎課題組在Nature Physics發(fā)表題為“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章網(wǎng)址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子達到同步化所需的熱力學代價，表明分子振子的同步化需要額外能量耗散，并揭示了能量耗散與所能達到的最優(yōu)同步化效果及耦合的最佳設計之間的關系。 振子之間的同步化現(xiàn)象在自然界是非常普遍的現(xiàn)象，許多非線性理論與實驗很好地回答了很大一部分非線性振子中的同步化問題。然而，對于分子振子而言，他們的振蕩節(jié)律由隨機的、大噪聲的生化反應所決定，與之前相對成熟的非線性理論所涉及的情況有所不同。這類分子振子的同步化規(guī)律，尤其是同步化所需的熱力學代價尚不明確。 歐陽頎課題組與美國IBM T. J. Waston 研究中心/北京大學定量生物學中心杰出訪問教授的涂豫海教授展開合作研究，首次在理論上闡明了實現(xiàn)分子振子同步化所需的熱力學代價。該研究提出一個簡單而普適的隨機理論模型，假設不同的分子振子之間被一些額外的分子間化學反應耦合起來從而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可產(chǎn)生同步化振蕩的分子振子。在這個理論模型中，研究者們找到了單分子穩(wěn)定振蕩狀態(tài)的概率密度的解析解，由此計算了不同條件下的能量耗散，并通過平均場近似得到了該振蕩出現(xiàn)同步化現(xiàn)象的條件。通過比較不同條件下的能量耗散，研究者發(fā)現(xiàn)，若要實現(xiàn)分子振蕩的同步化，除去驅(qū)動單個分子振蕩的能量以外，還必須要有一部分不為零的額外的能量耗散。除此以外，當外界條件給定能量耗散的大小時，雖然可以通過調(diào)整模型中的參數(shù)達到各種不同的同步化效果，但是可以達到的最優(yōu)的同步化效果由給定的能量耗散所限制。當能量耗散小于一個臨界值時（這個臨界值大于驅(qū)動單個分子振蕩的能量）同步化是不可能的，給定的能量耗散越大，所能達到的最優(yōu)同步化效果越好。該結(jié)論具有一定的普適性。隨后研究者在藍藻的生物鐘系統(tǒng)中檢驗了該理論，驗證了生物體內(nèi)的分子振蕩體系確實需要額外的能量來實現(xiàn)同步化。 北京大學物理學院博士生，歐陽頎課題組的張東良為該文章的第一作者，涂豫海教授為通訊作者，合作者包括歐陽頎教授和美國加州圣地亞哥分校的博士后曹遠勝博士。

本實用新型涉及一種模塊化的能量回饋式牽引供電裝置，該裝置包括： （1）一個多繞組變壓器。該變壓器由一個原邊繞組和多個副邊繞組組成，原邊繞組接交流電網(wǎng)，采用星形連接，每個副邊繞組連接一個PWM整流器單元，各副邊繞組的連接方式相同，均采用三角形連接。 （2）多個PWM整流器單元。所有整流器單元的直流輸出都并聯(lián)到直流母線上作為為該供電裝置的總輸出。 （3）一個中央控制器，該中央控制器與各PWM整流器單元通過CAN網(wǎng)絡互聯(lián)。控制采用電壓電流雙閉環(huán)控制，直流電壓外環(huán)設置在中央控制器上，基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的電流內(nèi)環(huán)設置在各PWM整流器單元上。 本供電裝置具有易于模塊化、容量大、能量雙向傳輸、功率因數(shù)高、電流諧波小和直流電壓穩(wěn)定之顯著優(yōu)點。

本發(fā)明公開了一種托卡馬克等離子破裂能量處理裝置及處理方 法，所述能量處理裝置包括壓敏電阻、脈沖電容單元、電阻單元、逆 變單元和控制單元；所述壓敏電阻、脈沖電容單元、電阻單元依次并 聯(lián)在直流母線的正極和負極之間，脈沖電容單元的正負極與直流母線 的正負極對應連接；所述逆變單元直流側(cè)輸入端的正極連接直流母線 的正極，直流側(cè)輸入端的負極連接直流母線的負極。本發(fā)明主要應用 于可控核聚變托卡馬克等離子體破裂能量處理，具有儲能、吸能、耗 能與能量回饋再利用的多重處理功能，可有效的吸收和處理由與等離 子體耦合的線圈