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西安交大 再創(chuàng)佳績

8月27日-28日，由教育部高等學(xué)校能源動(dòng)力專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指導(dǎo)，全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽委員會(huì)主辦的“力諾瑞特杯”第十四屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽決賽在山東大學(xué)落下帷幕。

西安交通大學(xué)共8支隊(duì)伍入圍決賽，自參加該賽事以來首次實(shí)現(xiàn)入圍決賽全部隊(duì)伍均獲一等獎(jiǎng)及以上獎(jiǎng)項(xiàng)，并榮獲優(yōu)秀組織獎(jiǎng)，創(chuàng)下近10年來最好成績。獎(jiǎng)項(xiàng)如下：

□ 特等獎(jiǎng)一項(xiàng)

□一等獎(jiǎng)7項(xiàng)

□創(chuàng)新專項(xiàng)獎(jiǎng)金獎(jiǎng)一項(xiàng)

□銀獎(jiǎng)一項(xiàng)

為更好發(fā)揮導(dǎo)向性、示范性和群眾性，本屆賽事首次面向國內(nèi)高校開展能源動(dòng)力類專業(yè)百篇優(yōu)秀本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的評選，西安交通大學(xué)共8篇本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文入選，入選篇數(shù)居全國首位。

精彩賽事

全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽緊密結(jié)合國家重大需求，緊密圍繞國家能源與環(huán)境政策，在教育部高等學(xué)校能源動(dòng)力類教指委的直接領(lǐng)導(dǎo)和廣大高校的積極協(xié)作下，著重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力與協(xié)作精神，為能源與環(huán)境領(lǐng)域培養(yǎng)優(yōu)秀接班人，助力碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

作為落實(shí)國家“節(jié)能減排全民行動(dòng)計(jì)劃”的重要舉措，本屆競賽以“節(jié)能減排、綠色能源”為主題，共吸引來自清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、山東大學(xué)等全國31個(gè)省市自治區(qū)514所高校的5201件作品參賽，創(chuàng)造了自2008年創(chuàng)辦以來參賽學(xué)生數(shù)量、參賽作品數(shù)量、參賽高校數(shù)量三項(xiàng)數(shù)據(jù)歷史新高。

本屆大賽共評選出特等獎(jiǎng)10項(xiàng)（0.19%），一等獎(jiǎng)110項(xiàng)（2.11%），二等獎(jiǎng)124項(xiàng)（2.38%），三等獎(jiǎng)1035項(xiàng)。此外，還評選出大賽節(jié)能創(chuàng)新專項(xiàng)獎(jiǎng)金獎(jiǎng)3項(xiàng)，銀獎(jiǎng)6項(xiàng)，銅獎(jiǎng)7項(xiàng)。

閉幕式上，中國科學(xué)院院士、教育部高等學(xué)校能源動(dòng)力專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任何雅玲教授為大賽承辦單位山東大學(xué)頒發(fā)了突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，并為大賽下屆承辦單位天津大學(xué)移交了會(huì)旗。

精心籌備

西安交通大學(xué)從2021年3月開始籌備本屆競賽，在教務(wù)處、研究生院、科研院、實(shí)踐教學(xué)中心、各學(xué)院、書院的大力支持下，由校團(tuán)委、能動(dòng)學(xué)院具體負(fù)責(zé)組織實(shí)施。通過舉辦校內(nèi)節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽，邀請校內(nèi)專家教授及企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行綜合評審，共選拔推薦15件作品參加國賽。

△ 西安交大組織節(jié)能減排校內(nèi)選拔賽

西安交通大學(xué)作為教育部高等學(xué)校能源動(dòng)力專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任委員單位，何雅玲院士、豐鎮(zhèn)平教授、王秋旺教授等多次對全校參賽項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)指導(dǎo)。

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡介

儲(chǔ)光控溫，物候宜人——一種基于相變儲(chǔ)能和輻射制冷的新型節(jié)能智慧墻體

□獲獎(jiǎng)等級：全國特等獎(jiǎng)、節(jié)能創(chuàng)新專項(xiàng)獎(jiǎng)金獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：丁藝、楊睿煊、孫望淳、吳家豪、蔡海揚(yáng)

□指導(dǎo)教師：王秋旺

□項(xiàng)目介紹：2020年，中國提出了碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)。然而在此目標(biāo)下，中國的建筑節(jié)能問題卻不容樂觀。經(jīng)團(tuán)隊(duì)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有建筑及文獻(xiàn)中提出的建筑結(jié)構(gòu)仍存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、天空輻射制冷不可控、吸光特性無法自調(diào)、低溫光熱轉(zhuǎn)化效率低等不足?；诖吮尘埃卷?xiàng)目通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了一款基于相變儲(chǔ)能及可控天空輻射制冷的新型節(jié)能建筑墻體，通過采用可控輻射制冷技術(shù)的外墻，簡化建筑結(jié)構(gòu)；利用相變材料固液態(tài)不同的光學(xué)特性，構(gòu)成“輻射熱開關(guān)”，實(shí)現(xiàn)溫度可控的天空輻射制冷；在相變墻體中混合溫控變色粉末，使其在不同溫度下有不同的光吸收效率；并采用黑白變色的變色粉末，有效提高了低溫時(shí)的光熱轉(zhuǎn)化效率。本作品將“輻射熱開關(guān)”、溫控變色粉末和現(xiàn)有技術(shù)的“對流熱開關(guān)”結(jié)合，以最佳的方式調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，使晝夜冬夏均有良好的控溫效果，儲(chǔ)光控溫，讓全年物候宜人。本作品適用于新型節(jié)能建筑室內(nèi)溫度控制、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造，有效緩解了建筑節(jié)能領(lǐng)域的痛點(diǎn)問題，推廣經(jīng)濟(jì)價(jià)值顯著，節(jié)能潛力巨大，有很好的推廣應(yīng)用前景。

一種鋰離子電池循環(huán)壽命快速高效測評與優(yōu)化方法

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：楊熠欣、馮灝、丁丹、趙彥君

□指導(dǎo)教師：闕文修

□ 項(xiàng)目介紹：鋰離子電池作為重要的儲(chǔ)能器件，在新能源汽車、智能電網(wǎng)、民用電子等不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。循環(huán)壽命是其核心指標(biāo)，而對電池的使用策略亦需反復(fù)優(yōu)化。我們注意到，傳統(tǒng)方法實(shí)驗(yàn)工作量大、耗時(shí)長、能耗高，嚴(yán)重滯緩了電池的生產(chǎn)、使用和優(yōu)化。為此，本作品通過提出采用電池多通道性能及循環(huán)差異的電池循環(huán)壽命描述方法、一種混合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以及電池充放電特征注意力算法、多尺度循環(huán)特征注意力算法，設(shè)計(jì)出了一種鋰電池循環(huán)壽命的快速高效測評方法。并在基礎(chǔ)上，引入貝葉斯優(yōu)化技術(shù)，開發(fā)出了一種鋰離子電池使用策略的快速高效優(yōu)化方法。完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作。經(jīng)測試數(shù)據(jù)分析與企業(yè)使用證實(shí)了該新方法的可行性和先進(jìn)性。相較于傳統(tǒng)方法：該新方法可將電池循環(huán)壽命準(zhǔn)確測評的實(shí)驗(yàn)工作量減少30倍(測評時(shí)間從7個(gè)月減少到7天)；也可優(yōu)化出電池壽命最大的快速充電策略，并減少實(shí)驗(yàn)工作量73倍（實(shí)驗(yàn)時(shí)間從約648天減少到11天）。十分有利于電池的更新迭代，同時(shí)具有顯著的節(jié)能效果，具有廣泛應(yīng)用前景。已申請發(fā)明專利2件，以第一作者發(fā)表SCI一區(qū)Top期刊論文1篇（IF 9.746）。

“集振明眸”——基于電力設(shè)備振動(dòng)能量收集的自供電傳感器系統(tǒng)

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：王子喬、林秉烽、徐崇越、喻弘萱、郭得旭

□指導(dǎo)教師：王小華、楊愛軍

□ 項(xiàng)目簡介：環(huán)境微能收集技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)中亟需發(fā)展的核心技術(shù)。為解決電力系統(tǒng)在線監(jiān)測設(shè)備供電的難題，我們提出了一種新型的壓電能量收集裝置，可以解決太陽能、蓄電池等現(xiàn)有供能方式污染大、使用效率低、取能功率小的問題，也可以解決現(xiàn)有壓電能量收集裝置輸出功率密度低、裝置體積大的難題?！凹衩黜毕到y(tǒng)為電力系統(tǒng)在線監(jiān)測設(shè)備的供電提供了嶄新的思路，可以通過搭載不同類型的傳感器實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的無源自供電信息采集網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；亦可以推廣應(yīng)用至物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域，與納米技術(shù)結(jié)合進(jìn)一步縮小體積、進(jìn)行集成等等，具有著較為廣闊的應(yīng)用空間。

基于太陽能全光譜利用的降解發(fā)電一體化系統(tǒng)

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)、節(jié)能創(chuàng)新專項(xiàng)獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：崔照鵬、孟仲溢、李勁霄、戴世鈞、楊松、沈俊哲

□指導(dǎo)教師：李明佳

□ 項(xiàng)目介紹：針對我國目前集中式污水處理方法存在的投入成本高、泄露風(fēng)險(xiǎn)大等缺陷與單一太陽能利用方式能量利用率低下的問題，本項(xiàng)目基于太陽能全光譜梯級利用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)污染物就地分散處理的降解發(fā)電一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)通過光催化反應(yīng)部分的太陽能降解發(fā)電一體化裝置梯級利用太陽能，實(shí)現(xiàn)光熱協(xié)同催化降污與光伏發(fā)電；通過光伏供電部分的供電控制器與蓄電池組將光伏轉(zhuǎn)化所得電能穩(wěn)定存儲(chǔ)并供給系統(tǒng)自身耗能；通過儲(chǔ)水取水部分的磁約束裝置完成對預(yù)先磁化處理的催化劑粒子的束縛，實(shí)現(xiàn)了納米催化劑與降解后流體的分離與回收。本系統(tǒng)對太陽能的綜合利用效率可達(dá)35.89%，相較于傳統(tǒng)污水處理方案具有裝置簡單、布置靈活、成本低廉、適用范圍廣等優(yōu)勢，污水處理成本較傳統(tǒng)方法下降約77.2%（以處理含Cr（Ⅵ）廢水為例），單位布置面積年發(fā)電量300千瓦時(shí)以上，節(jié)能減排效果顯著。作品已獲授權(quán)國家發(fā)明專利1項(xiàng)，授權(quán)專利號ZL201911192646.3。

仿生聚霧，基于液滴自輸運(yùn)的磁響應(yīng)柔性錐刺集水陣列

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：周睿、胡晗玉、郭晨瑜、謝旭林、廖穎慧、盧澤龍

□指導(dǎo)教師：陳雪江、李瑜

□項(xiàng)目介紹：本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造一種磁響應(yīng)、低能耗、具有高集水效率的柔性錐形刺陣列集水裝置。磁響應(yīng)錐形刺陣列作為仿生集水新技術(shù)，可高效捕捉并吸附空氣中的微小液滴，具備液滴自運(yùn)輸、集水成本低、裝置小巧適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，潛力巨大。此外，本團(tuán)隊(duì)解決了其在靜穩(wěn)工況下集水效率明顯下降的問題，開創(chuàng)性地將錐刺改為柔性，設(shè)計(jì)磁控模塊，控制錐刺陣列規(guī)律擺動(dòng)，使其在無風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、間歇風(fēng)等各種環(huán)境中始終維持較高的集水效率，適應(yīng)性更強(qiáng)。常見工況下，本作品集水效率高達(dá)52%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)塑料集霧網(wǎng)9.7%的效率。

基于廢舊紙鋁塑包裝回收的智能溫室育苗系統(tǒng)

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：王廣進(jìn)、尹昊龍、李煒捷、李晨、趙振華

□指導(dǎo)老師：方華靖、魏煒

□項(xiàng)目介紹：本作品突破了目前對廢舊紙鋁塑復(fù)合包裝降級為原材料的回收方式，創(chuàng)新性地利用紙鋁塑材料豐富的電學(xué)性能，制造了一系列附加值極高的電子器件，每年可以直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)1280億元。針對紙鋁塑包裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)局部控溫?zé)崛?、刺鉚-橋連等新工藝提高傳感器的制作效率和性能，使本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的器件與市售產(chǎn)品水平相當(dāng)。采用本作品的回收方式，可以有效解決紙鋁塑包裝固體廢棄物回收難題，助力碳達(dá)峰、碳中和。

廢舊磷酸鐵鋰電池全組分高效率閉環(huán)回收

□獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：嚴(yán)杰、李焱、王皓明、張毅夫、陳博、孫婷、察爽爽

□指導(dǎo)教師：楊國銳、丁書江

□項(xiàng)目介紹：在節(jié)能減排，低碳環(huán)保的大背景下，新能源汽車已成為未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。動(dòng)力電池作為新能源汽車的重要組成部件，需求量也在不斷增長。其中以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子電池因具有能量密度高，循環(huán)性能佳，安全性高，無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在新能源汽車中廣泛應(yīng)用。而龐大的應(yīng)用量將帶來龐大的廢棄量，而目前有效回收的磷酸鐵鋰電池不足總量的5%。廢棄的磷酸鐵鋰電池如得不到有效處置，將會(huì)造成較大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，因此，廢舊磷酸鐵鋰電池得回收刻不容緩。針對此問題，本項(xiàng)目提出了一種廢舊磷酸鐵鋰電池全組分綠色回收的方法，不僅采用無酸浸取技術(shù)高效回收鋰，同時(shí)將鐵磷廢渣及石墨高值轉(zhuǎn)化。將鐵作為碳納米管生長的催化劑，磷沉淀為高價(jià)值磷肥磷酸鎂銨，石墨經(jīng)氧化浸取等處理后回收。所得產(chǎn)品質(zhì)量好，不僅可以循環(huán)利用，還創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，路線處理周期短，處理?xiàng)l件溫和，步驟少，具有一定的工業(yè)化前景。

“晝興夜替”—一種相變儲(chǔ)熱與界面光熱蒸發(fā)耦合的海水淡化裝置

□ 獲獎(jiǎng)等級：全國一等獎(jiǎng)

□學(xué)生作者：皮豪杰、鄧?yán)よ?、梁鴿、楊月寶、趙昊城、許恒瑞、薛依塵

□指導(dǎo)教師：敬登偉

□項(xiàng)目介紹：針對目前海水淡化技術(shù)面臨的能耗大、污染大、占用空間大等問題，本作品設(shè)計(jì)了一種低能耗、無污染且能晝夜不間斷持續(xù)作業(yè)的緊湊便攜的海水淡化裝置。該裝置的主要優(yōu)點(diǎn)如下：1）基于氧化還原石墨烯材料設(shè)計(jì)出一種新型的氣凝膠片，該器件集保水、吸光和蒸發(fā)三種功能于一體；其優(yōu)異的光熱特性可實(shí)現(xiàn)水的高效蒸發(fā)；2）針對淡化裝置的工作溫度，根據(jù)逆轉(zhuǎn)熱傳導(dǎo)方向的原理，設(shè)計(jì)出具有頂蓋的十字形三維翅片結(jié)構(gòu)，在吸熱面積基本不變的前提下，顯著增大了冷蒸發(fā)表面的面積，使裝置的蒸發(fā)效率提高1.65倍；3）使用相變儲(chǔ)熱材料白天吸收光能儲(chǔ)熱、夜晚釋放熱量延續(xù)蒸發(fā)時(shí)間，相變材料的加入使裝置進(jìn)入夜間后蒸發(fā)速率可以達(dá)到?jīng)]有相變儲(chǔ)熱材料時(shí)的6.9倍，且蒸發(fā)速率可以保持穩(wěn)定超過6小時(shí)?？紤]表面對表面輻射、固體傳熱和稀物質(zhì)傳遞等模型，對所設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行多物理場分析及數(shù)值仿真，模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好吻合。經(jīng)過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和仿真優(yōu)化，最終優(yōu)化改進(jìn)后的裝置的海水淡化效率是原文獻(xiàn)報(bào)道值的2.13倍。本作品可為解決淡水資源匱乏地區(qū)的飲用水問題提供具體解決方案，亦可為海島邊防哨所提供淡水保障，因其具有能耗低、效率高、連續(xù)作業(yè)、成本低廉、緊湊便攜等優(yōu)勢，具有很好的推廣價(jià)值。本作品已提交國家發(fā)明專利申請一項(xiàng)。

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版尾設(shè)計(jì) / 劉鴻翔

責(zé)任編輯 / 交小童