“挑战杯”申报书填写参考范本(科技发明制作A类)

“挑衅杯”申报书填写参考范本（科技创造制造A类）项目名称：原位生成碳化硅纳米纤维及其对材料机能影响的研讨第十二届“挑衅杯”作品小类：能源化工大类：科技创造制造A类简介：我们开辟一条合成单晶纳米复合氧化物La2CuO4纤维的路线.克己碳纳米管为模板,运用水热合成法在平和前提下（60oC）合成出纳米La2CuO4单晶纤维,其比概况积达到105m2/g,构成为La2Cu0.882+Cu0.12+O3.94,有12%Cu+,也有氧空位,并显示出优胜的低温NO分化和甲醇水蒸气重整制CO2和氢气的催化活性.具体介绍：氮氧化物NOx（NO,N2O等）是最轻微的空气污染物.它们是致癌的化学气体.是酸雨的重要成分.也是比二氧化碳更轻微的温室气体.广泛产生于各类燃烧进程.发电厂.冶炼厂.汽车尾气.高空雨云闪电,.化工场（特别是硝酸临盆）等.近年来,我国各类汽车数目猛增,尾气排放正在逐年上升,机械机能较差的或运用年限已较长的发念头尾气中的NOx浓度要更高.国度对汽车尾气的排放请求越来越高.所以研制高效氮氧化物分化催化剂（DeNOx）异常急切.固然从热力学的角度来看,氮氧化物直接分化的产品N2和O2比氮氧化物稳固,应当轻易进行.但事实上因为中央态的庞杂和对氧物种的迟钝,氮氧化物必须在高选择性的催化剂上才干分化为N2和O2.所以DeNOx一向是情形催化范畴里最重要的课题之一.最幻想的催化剂是能将氮氧化物直接分化为氮气和氧气而不须要添加其它化学物.但是幻想的氮氧化物直接分化催化剂研讨进展迟缓,故不克不及不参加还原剂(CO,H2,NH3,CnHm),促进NO的分化（Selectivecatalyticreduction--SCR）.今朝氮氧化物直接分化催化剂消失的艰苦是催化剂只有在高温时才有较高的活性.罕有的直接DeNOx催化剂有:Cu-ZSM-5,钙钛石或类钙钛石型复合氧化物如La1−xSrxMO3−δ(M=Co,Ni,Cu),La(Ba)Mn(In)O3,Ag/La0.6Ce0.4CoO3,CeO2,Pr6O11稀土氧化物,负载型贵金属Pt/Al2O3.绝大部分催化剂只有在600oC以上才显示较高的活性,所以在高温下（800oC阁下）才干工作（汽车尾气净化器必须装配在很接近发念头部位,装配庞杂）.究其原因:无论是在贵金属催化剂上,照样在钙钛石型催化剂上,或是在分子筛ZSM-5-Cu上,氧物种与NO消失竞争吸附,且氧物种在低温下不轻易脱附,在氧物种存鄙人NO极易转化为NO2（O+NO=NO2）.我们研讨过NO的分化进程：2NO↔(NO)2↔N2O2↔N2O+O↔N2+1/2O2.若氧能及时脱附,就能促使反响向右边进行;假如氧不轻易脱附,则使反响易向左边进行.在今朝的DeNOx催化剂上,氧的脱附都是在600oC以上才干进行.这是催化剂为安在高温才有活性的重要原因之一,贵金属催化剂成本太高.在非贵金属元素中,铜元素是对氮氧化物最有活性的催化组分.机理研讨证实,NOx在铜催化剂上的分化与催化剂中Cu+和Cu2+之间的氧化还原互相耦合.保持必定比例的Cu+是症结.在一般的氧化物和担载催化剂上,Cu2+和Cuo都比较轻易稳固,但Cu+则不宜得到.在具有特定晶体构造的含铜氧化物中可以经由过程氧缺点的消失和掺杂高价态元素来稳固Cu+.在类钙钛石型催化剂La2CuO4中,氧缺点的消失La2(Cu+)β(Cu2+)αO4-δ{β+2α+6=2(4-δ);α+β=1}或经由过程掺杂Ce4+可以稳固Cu+并调控其含量,La2-xCex(Cu+)y(Cu2+)zO4{３(2-x)+4x+y+2z=8;y+z=1}.（CeO2本身对分化NO有必定活性）.规整构造中的氧空位为氧物种供给了场合,并且氧在其上的脱附相比较在氧化物晶格中轻易.比较两类典范的催化剂,各有利弊：Cu-ZSM-5比概况积大,但不宜调变铜离子的价态,热稳固性差,并且极易受水蒸气和SO2中毒.钙钛石型复合氧化物可以调变铜离子的价态甚至构成,热稳固性好,但该类化合物的比概况积很小,一般只有2到3m2/g,用溶胶凝胶法最大能制备出13m2/g.所以若能制备精确况的具有特定构造的钙钛石型复氧化物可能会获得一类机能优胜的氮氧化物分化催化剂.通俗的合成办法制备不出比概况积很大的钙钛石型复合氧化物.我们的团队主如果开辟一条合成单晶纳米复合氧化物La2CuO4纤维的路线.采取克己的碳纳米管作为模板（碳纳米管的参加量很少,在目标产品中含量<1wt%）,运用水热合成法在平和前提下（60oC）合成出纳米La2CuO4单晶纤维,其比概况积达到105m2/g,构成为La2Cu0.882+Cu0.12+O3.94,有12%Cu+,也有氧空位,并显示出优胜的低温NO分化（在300oC能将NO分化为N2和O2并且在60小时内保持活性不降低）和甲醇水蒸气重整制CO2和氢气的催化活性.通俗办法制备的La2CuO4粉构成为La2Cu0.922+Cu0.083+O4.04,比概况积只有2.7m2/g,其催化活性大大劣于纳米La2CuO4纤维.作品专业信息设计.创造的目标和根本思绪.创新点.技巧症结和重要技巧指标合成高比概况积.恰当Cu+/Cu2+比例的类钙钛石型复合氧化物La2-xCex(Cu+)y(Cu2+)zO4(x=0~1)（简称LCCO）系列单晶纳米纤维和纳米晶粒.获得能在低温（300oC阁下）下将氮氧化物直接分化为氮气和氧气并且具有长寿命的催化剂.摸索氮氧化物在该类催化剂上的催化分化机理和催化剂保持高活性的须要概况构造前提.研制出非贵金属汽车尾气净化催化剂.科学性.先辈性以碳纳米材料为模板合成高比概况积和特别概况（孔道）构造的La2-xCex(Cu+)y(Cu2+)zO4－δ(x=0~1)纳米纤维和纳米晶粒,该构造能稳固并调变Cu+（对活化NOx有利）及氧空位含量（对氧物种的脱附有利）,进而在低温下能高效直接分化氮氧化物.该种办法为初次创造的办法并已取得了初步的成果.该催化剂用在汽车尾气净化上,将避开贵金属,大大勤俭成本,为铜资本开拓了新的高技巧运用范畴.获奖情形及判定成果无作品所处阶段本作品已完成试验样品的制造.技巧让渡方法无作品可展现的情势反响器什物样品.运用解释,技巧特色和优势,顺应规模,推广远景的技巧性解释,市场剖析,经济效益猜测该法运用高疏散的碳纳米材料作为模板,且对碳纳米材料的运用量很小,一克碳纳米管可以制出一千克La2CuO4纳米纤维,碳纳米管及纳米洋葱碳今朝的制备已不是难题,售价也不昂贵,我们本身的试验室就能制备.水热合成是制备分子筛材料的通例办法,成本和放大都不消失技巧难题.我国具有丰硕的铜资本,假如把丰硕的铜元素用作汽车尾气净化及情形呵护财产上,将对我国铜资本开辟和运用有重大的意义.同类课题研讨程度概述国外减排产品一般也只能减排20%－40%,无法完整解决大中城市汽车尾气污染的难题,特别是对氮氧化物的净化异常不完整.碳氢化合物和一氧化碳的深度氧化催化剂较易制备,但氮氧化物分化催化剂则很难获得,往往须要贵金属,如铑和铂等.即使含有贵金属的催化剂,跟着运用时光的增长,对氮氧化物的处理才能也会逐渐变弱.今朝的三元催化剂一般都含有贵金属,所以较昂贵.DeNOx一向是情形催化范畴里最重要和难度最大的课题之一.罕有的直接DeNOx催化剂有:Cu-ZSM-5[1],钙钛石或类钙钛石型复合氧化物如La1−xSrxMO3−δ(M=Co,Ni,Cu)[2].La(Ba)Mn(In)O3[3].Ag/La0.6Ce0.4CoO3[4],稀土氧化物如CeO2.Pr6O11[5],负载型贵金属Pt/Al2O3[6]等.绝大部分催化剂只有在600oC以上才显示出较高的活性,所以在高温下（800oC阁下）才干工作（汽车尾气净化器必须装配在很接近发念头部位,装配庞杂）.在今朝的DeNOx催化剂上,氧的脱附都是在600oC以上才干进行,这是催化剂为安在高温才有活性的重要原因之一.贵金属催化剂成本太高.项目名称：风力发电和变频抽油机群共直流母线能量治理体系起源：第十二届“挑衅杯”作品小类：机械与掌握大类：科技创造制造A类简介：今朝,油田抽油机是油田最大耗电大户,平均效力仅为25.96%.我国的多为低渗入渗出低产油田,以电能换石油是我国油田产油实际情形.本计划经由过程转变抽油掌握计谋,创新性的将多台抽油机构成一个体系并联运行,经由及时监控,进行主动掌握调剂速度,进步抽油每次抽有用力,用起码的电能换取最多的石油.并且将风能引入到本计划作为抽油机供给干净能源.此计划不但对原油增产.原油临盆成本降低懈弛解当前能源重要状况具有重义.具体介绍：今朝,油田抽油机（俗称磕头机）是运用最广泛的石油开采机械之一,也是油田耗电大户,其用电量约占油田总用电量的40％,且总体效力很低,据查询拜访我国平均效力为25.96%,而国外平均程度为30.05%.我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷才能,多为低渗入渗出的低能.低产油田,以电能换石油是我国油田产油实际情形.以往节能计划是研制节能电机,达到节能后果,但是要改换电机成本较大,晦气于推广.本计划经由过程转变抽油掌握计谋,创新性的将多台抽油机构成一个体系并联运行,经由及时监控抽油量,进行主动掌握调剂速度,削减抽油机抽油进程的不须要损耗,进步抽油效力,并且将抽油机发电产生的能量经由过程并接洽统输送到有须要的抽油机上,从而用起码的电能尽可能换取最多的石油.不但如斯,此计划还为风电这种干净能源的运用首创了新思绪,将风能引入到本计划作为抽油机运用的能源的一部分可以有用地削减对电网电能的运用以及运用电网电能时在传输线路上的损耗.经由过程对抽油掌握技巧的改良来节俭电能,将对进步体系效力实现节能降耗有很积极的感化,不但对原油增产.原油临盆成本降低和企业经济效益的进步有重要意义,并且对缓解当前能源供给重要状况也具有重要意义.设计.创造的目标和根本思绪.创新点.技巧症结和重要技巧指标一.创造的目标经由过程PLC掌握焦点和变频器,经由过程传感器可以或许达到主动掌握抽油机速度的后果,从而进步抽油机运行时的抽有用力,并且充分运用抽油机倒发电产生的能量.以风能部分代替电网,运用干净能源,削减电网负荷.二.作品设计思绪本计划中PLC依据油量信息掌握变频器,使抽油机在高效力的转速下运行,防止空捞造成的能量损耗,并且经由过程接近开关懂得抽油机的高低地位,调和解于发电状况和电动状况的抽油机的数目（尽量达到1:1）,使下冲程的抽油机发的电尽可能多的被上冲程的抽油机运用,削减再生能量损耗.体系所有的变频器经由过程共直流母线衔接,风力发电体系也衔接到直流母线上,为抽油机供给干净能源.当风能多余时,直流母线电压超出阈值时,运用能量回馈单元将多余能量回馈到电网.此计划实现了抽油机群内部能量的有用分派和治理,充分运用了干净能源,真正实现了抽油机体系的节能增效.三.创新点1．依据每口井的出油情形和抽油机相对地位,PLC掌握变频器,调节转速.调配不合抽油机的高低冲程,实现抽油机群内部能量互馈,削减从电网接收电能,最大限度进步采油效力.2．将风电电能并入直流母线,使风能以非并网的方法更有用地被抽油机运用,削减风能的并网成本.3．经由过程流量传感器,懂得抽油机的抽油效力,主动调节抽油机转速,使抽油机高效力下运行.四.节能效力以四台容量45kw抽油机一天耗能为例进行节能盘算：可以达到26.2%的节能效力（具体盘算内容附于计划论文5.2计划节能效力盘算）科学性.先辈性与油田实际比较.凸起质性技巧特色实际情形是一般抽油机直接与电网相衔接,没有节能掌握.只能在而定电压下运行,效力很低.无功很大.线损也很显著.而小部分加装了变频器,但是不克不及够依据采油情形主动调节转速,只能几天或者一个礼拜调剂一次,滞后性轻微,并且抽油机倒发电的能量也无法加以运用,白白糟蹋在能耗电阻上.本体系可以或许依据流量传感器.霍尔元件主动检测抽油机的能量流淌状况（发电.耗电.及运行效力）掌握转速使抽油机防止空抽半抽（因为我国多为低渗入渗出低产油田）,并且经由过程接近开关懂得抽油机的运行地位,调配抽油机倒发电能量流淌,使抽油机互相运用彼此发出的能量.经由过程两种掌握大幅度增长抽油机的运行效力26.2%以上.主动调控进步运行效力.掌握能量流淌.运用干净能源和勤俭电能是本计划的最本质性的技巧特色.获奖情形及判定成果1.2010年“施耐德电气杯”全国大学生节能增效创新大赛特等奖（第一名）2.第十二届“挑衅杯”全国大学生课外学术作品比赛山东省特等奖.3.携作品介入中国科协第十二届年会.4.携作品代表大学拜访法国巴黎施耐德电气全球总部.作品所处阶段A试验室阶段技巧让渡方法洽商让渡作品可展现的情势现场演示.图片.录像.什物,产品运用解释,技巧特色和优势,顺应规模,推广远景的技巧性解释,市场剖析,经济效益猜测一.技巧特色PLC检测抽油机的运行状况并且经由过程油量传感器检测油况,调和掌握由直流母线并联的逆变模块,掌握电机转速,调配高低冲程状况,使抽油机产生的电能可以或许内部分派运用.当风电电能多余时,导致直流母线电压过高,体系可以经由过程能量回馈单元返回电网.上位机总体调控各PLC.主动检测掌握能量流淌,勤俭电能是本计划的技巧特色.二.计划实用处合1.本计划因为风力发电体系的原因,实用在风力资源较丰硕的油地步区.2.因为本计划是采取群控技巧,所以实用于油井较为密集的油田.3.运用该体系可以削减线损,所以实用于抽油机输电