西安交大学子在第二届中国研究生“双碳”创新与创意大赛中获佳绩

  10月28日-29日，由教育部学位管理与研究生教育司指导，中国学位与研究生教育学会、中国科协青少年科技中心主办的第二届中国研究生“双碳”创新与创意大赛决赛在承办单位东北林业大学举行。西安交通大学获得一等奖7项，二等奖14项，三等奖9项，柴冠坤、陈飞、丁涛、甘永梅、姜召、李运甲、刘栋、王来利、王曙东、延卫、杨国锐获评优秀指导教师称号，西安交大荣获优秀组织奖。

  中国研究生“双碳”创新与创意大赛以“创意启迪智慧、创新驱动发展”为理念，围绕“智慧双碳，创享未来”主题，以激发研究生创新意识，提高研究生创新和实践能力，为国家、社会和企业培养创新型人才为宗旨而设立。

  本届比赛于2023年6月正式开赛，吸引了来自西安交通大学、哈尔滨工业大学等293家研究生培养单位的11963名研究生师生参与竞赛，经过初赛、复赛的激烈角逐，共有243件作品成功进入总决赛。总决赛经过现场答辩评审，最终评选出一等奖64项，二等奖177项，三等奖333项。大赛自启动以来，研究生院格外的重视，充分的发挥学校在相关“双碳”学科方面的优势，积极组织并且开展作品的动员申报工作，面向全校遴选55支队伍进行参赛，最终21支队伍入围全国总决赛，获国家级奖项30项。

  西安交大在此次“双碳”大赛中取得优异成绩，充足表现出学校在培育学生创新意识、提升实践能力方面的一贯格外的重视。未来，研究生院将继续加大支持学生参与教育部主办的高水平学科/科技竞赛，一是紧跟国家政策导向，积极打造实践创新平台，组建专家指导团队，为研究生提供全面的赛前指导，做好参赛队伍和项目培育工作；二是要加大投入，优化服务，加大赛事宣传力度，提高研究生参与积极性；三是逐渐完备竞赛工作室相关机制建设，加强竞赛方法类课程设置，培养研究生工程实践能力，提高工程素养，增强创新意识，通过开展一系列扎实有效的工作，努力培养更多富有创新精神、勇于投身实践的创新创业人才，为学校双创人才教育培训和“双一流”建设再添亮色。

  本团队来自西安交通大学电气工程学院，聚焦当下新能源市场氢能源因成本制约而难以推广的热点问题，采用“1+3+N”的产品模式，以可再次生产的能源发电方式为基础，针对于国内电解水制氢高压装备存在的波动大、功率小、效率低以及燃料电池转换效率低的痛点问题，突破了制氢设备核心的技术瓶颈，根据机理提升制氢转换效率，打造全方位的氢电耦合能源系统，解决大规模制氢推广的难题。现有关技术应用于多家能源企业的案例，对制氢产业链的效益提升超过30%，构建全方位100%绿电的智慧氢能源系统。

  针对目前工业公司碳监测传感器技术落后、体积较大、精度较低的痛点，团队研发了国内首款利用光声光谱技术的全集成式MEMS气体传感器。在光-声-电多参量测量降低传感器信号干扰、MEMS器件使传感器从分体式跨越至集成式、桌面级缩小至可穿戴级、独特的声学加工方案提高传感器灵敏度三方面实现了突破性创新。相关成果已公开发明专利3项、在投论文2篇，并且取得了陕西计量院的三方校准证书及测试报告，验证仪器的准确可靠性。目前已与电网、车企及传感器大型有突出贡献的公司展开合作、内容涵盖设计、生产、制造、应用，引领碳监测技术革新，为双碳目标早日实现持续发力。

  本团队来自西安交通大学电气工程学院宽禁带功率半导体器件封装集成研究中心，针对现有封装测试集成技术不能完全发挥高压碳化硅芯片优异性能的科学问题，本团队致力于突破关键瓶颈，以研制具备实际应用价值的大容量、高可靠高压碳化硅器件为具体目标，在封装结构优化、高压驱动设计和测试平台搭建等方面取得突破性成果，研制了包括具有散热和绝缘协同匹配封装结构的高压碳化硅器件、基于绝缘增强型平面变压器的高压碳化硅驱动器与高绝缘高精度低干扰的高压碳化硅测试平台在内的一整套高压碳化硅器件封装测试集成系统，以充分的发挥高压碳化硅功率半导体的高压、高效特性，为新型电力系统和轨道交通等新能源领域提供器件支撑，带来颠覆性变革。

  甲烷二氧化碳重整被认为是一种未来理想的二氧化碳利用技术。但该反应典型受热力学限制，在高温下反应容易积碳，造成催化剂失活及管道阻塞等问题。因此，急需开发新型反应器及催化剂。本团队从强化热量管理、改善物质分布和流动均匀性出发，设计出新型固定床反应器。同时，根据分子筛限域效应、表界面的几何及电子结构、过程模拟计算，进行催化剂的理性设计。由于干重整反应会产生大量氢气，本项目可桥联液态有机氢载体用于氢能产业链中的制氢储氢。此外，干重整反应生成的合成气还可用于制备大宗化学品甲醇。本项目在符合“碳中和”和“碳达峰”的背景下，为我国的可持续绿色发展作贡献。

  传统风电叶片处理方法通常涉及填埋或焚烧，不仅浪费资源，还会释放大量二氧化碳。团队聚焦风电叶片用可回收聚氨酯开发，通过分子结构设计，研制出具有动态交联网络结构的可循环热固性聚氨酯，开发出高性能可回收聚氨酯玻纤复合材料制备工艺，实现了热固性聚氨酯玻纤复合材料的循环加工利用。上述研究成果已申请专利11项，在高水平学术期刊上发表论文10篇。本团队已与国内纤维复合材料头部企业合作开展中试和放大生产，产品关键性能指标已通过企业和相关检验测试的机构检测；投产5000吨/年的可回收聚氨酯生产线亿元，相比传统风电叶片，可减少CO2排放1.8万吨。

  本项目面向工业产业园区，旨在探索园区级清洁能源共享交易系统方案，助力打造“零碳园区”。项目围绕突破商业求解器技术壁垒、多线程物联网终端与软件开发三大核心技术形成了一套技术完备、高效安全的软硬件交互的能源交易物联网系统。项目从理念方案到技术层次均提供了切实可行的交互模式，既保证分布式能源的灵活交易和安全可信的交易环境，又化解了区块链应用长久存在的性能问题,能更加进一步为东数西算工程、智慧园区建设提供支撑，提供多数据中心与新能源电厂的能源共享方案。此外，项目所开发的交易系统可以在一定程度上完成能源自动化管理，促进区域能源共享与消纳，推动能源绿色低碳转型，具有非常明显的经济与社会效益和广泛的应用前景。

  本团队搭建实现了一种低成本、安全绿色的退役锂电池拆解回收工艺体系，实现了对退役锂电池的无差别带电拆解和拆解产物高值化回收利用。设备在大批量安全破碎锂离子电池的基础上，通过氮气循环，将电池带电拆解过程中的能量传递到余热回收装置中并进行转换利用。单套设备满荷运行一年，可累计减少4000余吨CO2排放。进而，对回收黑粉开展短程湿法研究，通过工艺优化设计，锂元素综合回收率达95%以上。同时，对提锂浸渣进行改性，应用于钠离子电池，表现出优异的电化学性能。上述技术成果申请专利25项，已授权14项，发表论文10余篇。目前成套装备已在云南省云天化股份有限公司、吉奥环鹏(江苏)有限公司等多家企业签约落地。