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西安交大在第十四届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中再拔头筹

　　8月27日-28日，由教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会指导、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主办的“力诺瑞特杯”第十四届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在山东大学落下帷幕。西安交通大学共8支队伍入围决赛，最终获得特等奖1项，一等奖7项，创新专项奖金奖1项、银奖1项，自参加该赛事以来首次实现入围决赛全部队伍均获一等奖及以上奖项，并获得优秀组织奖，为近10年来最好成绩。

　　作为落实国家“节能减排全民行动计划”的重要举措，本届竞赛以“节能减排、绿色能源”为主题，共吸引来自清华大学、西安交通大学、山东大学等全国31个省市自治区514所高校的5201件作品参赛，创造了自2008年创办以来参赛学生数量、参赛作品数量、参赛高校数量三项数据历史上最新的记录。本届大赛共评选出特等奖10项（0.19%），一等奖110项（2.11%），二等奖124项（2.38%），三等奖1035项。此外，大赛还评选出节能创新专项奖金奖3项，银奖6项，铜奖7项。

　　为更好发挥导向性、示范性和群众性，本届赛事首次面向国内高校开展能源动力类专业百篇优秀本科毕业论文（设计）的评选，我校共8篇本科毕业设计论文入选，入选篇数居全国首位。

　　闭幕式上，中国科学院院士、教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会主任何雅玲教授为大赛承办单位山东大学颁发了突出贡献奖，并向大赛下届承办单位天津大学移交了会旗。

　　西安交通大学从今年3月开始筹备本届竞赛，在教务处、研究生院、科研院、实践教学中心、各学院、书院的全力支持下，由校团委、能动学院具体负责组织实施。通过举办校内节能减排社会实践与科技竞赛，邀请校内专家教授及企业技术人员做综合评审，共选拨推荐15件作品参加国赛。西安交通大学作为教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会主任委员单位，何雅玲院士、丰镇平教授、王秋旺教授多次担任全国竞赛专家评委并对全校参赛项目进行了系统的指导。

　　全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛紧密结合国家重大需求，紧密围绕国家能源与环境政策，在教育部高等学校能源动力类教指委的直接领导和广大高校的积极协作下，着重培养大学生的创新能力与协作精神，为能源与环境领域培养优秀接班人，助力碳中和、碳达峰目标的实现。

　　01、储光控温，物候宜人——一种基于相变储能和辐射制冷的新型节能智慧墙体

　　【项目介绍】2020年，中国提出了碳达峰、碳中和的目标。然而在此目标下，中国的建筑节能问题却不容乐观。经团队调查研究，发现现有建筑及文献中提出的建筑结构仍存在机械结构较为复杂、天空辐射制冷不可控、吸光特性无法自调、低温光热转化效率低等不足。基于此背景，本项目通过数值模拟和实验研究，设计了一款基于相变储能及可控天空辐射制冷的新型节能建筑墙体，通过采用可控辐射制冷技术的外墙，简化建筑结构；利用相变材料固液态不同的光学特性，构成“辐射热开关”，实现温度可控的天空辐射制冷；在相变墙体中混合温控变色粉末，使其在不一样的温度下有不同的光吸收效率；并采用黑白变色的变色粉末，有效提升了低温时的光热转化效率。本作品将“辐射热开关”、温控变色粉末和现存技术的“对流热开关”结合，以最佳的方式调节室内温度，使昼夜冬夏均有良好的控温效果，储光控温，让全年物候宜人。本作品适用于新型节能建筑室内温度控制、通风系统模块设计与建造，有效缓解了建筑节能领域的痛点问题，推广经济价值显著，节能潜力巨大，有很好的推广应用前景。

　　【项目介绍】锂离子电池作为重要的储能器件，在新能源汽车、智能电网、民用电子等不相同的领域大范围的应用。循环寿命是其核心指标，而对电池的使用策略亦需反复优化。我们注意到，传统方法实验工作量大、耗时长、能耗高，严重滞缓了电池的生产、使用和优化。为此，本作品通过提出采取电池多通道性能及循环差异的电池循环寿命描述方法、一种混合卷积神经网络模型以及电池充放电特征注意力算法、多尺度循环特征注意力算法，设计出了一种锂电池循环寿命的快速高效测评方法。并在基础上，引入贝叶斯优化技术，开发出了一种锂离子电池使用策略的快速高效优化方法。完成了系统模块设计制作。经测试数据分析与企业使用证实了该新方法的可行性和先进性。相较于传统方法：该新方法可将电池循环寿命准确测评的实验工作量减少30倍(测评时间从7个月减少到7天)；也可优化出电池使用寿命最大的快充策略，并减少实验工作量73倍（实验时间从约648天减少到11天）。十分有利于电池的更新迭代，同时具有非常明显的节约能源的效果，具有广泛应用前景。已申请发明专利2件，以第一作者发表SCI一区Top期刊论文1篇（IF 9.746）。

　　【项目简介】环境微能收集技术是智能电网建设中亟需发展的核心技术。为解决电力系统在线监测设备供电的难题，我们提出了一种新型的压电能量收集装置，能解决太阳能、蓄电池等现有供能方式污染大、使用效率低、取能功率小的问题，也能解决现有压电能量收集装置输出功率密度低、装置体积大的难题。“集振明眸”系统为电力系统在线监测设备的供电提供了崭新的思路，能够最终靠搭载不一样的传感器实现应用于电力设备状态监测的无源自供电信息采集网络的构建；亦可以推广应用至物联网系统、交通系统、航空航天等领域，与纳米技术结合进一步缩小体积、进行集成等等，具有着较为广阔的应用空间。

　　【项目介绍】针对我国目前集中式污水处理方法存在的投入成本高、泄露风险大等缺陷与单一太阳能利用方式能量利用率低下的问题，本项目基于太阳能全光谱梯级利用技术，设计了一种可实现污染物就地分散处理的降解发电一体化系统。系统通过光催化反应部分的太阳能降解发电一体化装置梯级利用太阳能，实现光热协同催化降污与光伏发电；通过光伏供电部分的供电控制器与蓄电池组将光伏转化所得电能稳定存储并供给系统自身耗能；通过储水取水部分的磁约束装置完成对预先磁化处理的催化剂粒子的束缚，实现了纳米催化剂与降解后流体的分离与回收。本系统对太阳能的综合利用效率可达35.89%，相较于传统污水处理方案具有装置简单、布置灵活、成本低廉、适合使用的范围广等优势，污水处理成本较传统方法下降约77.2%（以处理含Cr（Ⅵ）废水为例），单位布置面积年发电量300千瓦时以上，节能减排效果非常明显。作品已获授权国家发明专利1项，授权专利号ZL6.3。

　　【项目介绍】本团队设计制造一种磁响应、低能耗、具有高集水效率的柔性锥形刺阵列集水装置。磁响应锥形刺阵列作为仿生集水新技术，可高效捕捉并吸附空气中的微小液滴，具备液滴自运输、集水成本低、装置小巧适应能力强等优点，潜力巨大。此外，本团队解决了其在静稳工况下集水效率显而易见地下降的问题，开创性地将锥刺改为柔性，设计磁控模块，控制锥刺阵列规律摆动，使其在无风、强风、间歇风等各种各样的环境中从始至终维持较高的集水效率，适应性更强。常见工况下，本作品集水效率高达52%，远高于传统塑料集雾网9.7%的效率。

　　【项目介绍】本作品突破了目前对废旧纸铝塑复合包装降级为原材料的回收方式，创新性地利用纸铝塑材料丰富的电学性能，制造了一系列附加值极高的电子器件，每年可以直接产生的经济效益高达1280亿元。针对纸铝塑包装的结构特点，本团队首创局部控温热熔、刺铆-桥连等新工艺提高传感器的制作效率和性能，使本团队研发的器件与市售产品水平相当。采用本作品的回收方式，可以有效解决纸铝塑包装固体废弃物回收难题，助力碳达峰、碳中和。

　　【项目介绍】在节能减排，低碳环保的大背景下，新能源汽车已成为未来汽车产业高质量发展的主要方向。动力电池作为新能源汽车的重要组成部件，需求量也在一直增长。其中以磷酸铁锂为正极的锂离子电池因具有单位体积内的包含的能量高，循环性能佳，安全性高，无记忆效应等优点，在新能源汽车中大范围的应用。而庞大的应用量将带来庞大的废弃量，而目前有效回收的磷酸铁锂电池不足总量的5%。废弃的磷酸铁锂电池如得不到有效处置，将会造成较大的环境污染和资源浪费，因此，废旧磷酸铁锂电池得回收刻不容缓。针对此问题，本项目提出了一种废旧磷酸铁锂电池全组分绿色回收的方法，不仅采用无酸浸取技术高效回收锂，同时将铁磷废渣及石墨高值转化。将铁作为碳纳米管生长的催化剂，磷沉淀为高价值磷肥磷酸镁铵，石墨经氧化浸取等处理后回收。所得产品质量好，不但可以循环利用，还创造了一定的经济价值，路线处理周期短，处理条件温和，步骤少，具有一定的工业化前景。

　　【项目介绍】针对目前海水淡化技术面临的能耗大、污染大、占用空间大等问题，本作品设计了一种低能耗、无污染且能昼夜不间断持续作业的紧凑便携的海水淡化装置。该装置的主要优点如下：1）基于氧化还原石墨烯材料设计出一种新型的气凝胶片，该器件集保水、吸光和蒸发三种功能于一体；其优异的光热特性可实现水的高效蒸发；2）针对淡化装置的工作时候的温度，根据逆转热传导方向的原理，设计出具有顶盖的十字形三维翅片结构，在吸热面积基本不变的前提下，显著增大了冷蒸发表面的面积，使装置的蒸发效率提高1.65倍；3）使用相变储热材料白天吸收光能储热、夜晚释放热量延续蒸发时间，相变材料的加入使装置进入夜间后蒸发速率能够达到没有相变储热材料时的6.9倍，且蒸发速率能保持稳定超过6小时。考虑表面对表面辐射、固体传热和稀物质传递等模型，对所设计的装置进行多物理场分析及数值仿真，模型预测结果与实验结果良好吻合。经过系统的实验和仿真优化，最终优化改进后的装置的海水淡化效率是原文献报道值的2.13倍。本作品可为解决淡水资源匮乏地区的饮用水问题提供具体解决方案，亦可为海岛边防哨所提供淡水保障，因其具有能耗低、效率高、连续作业、成本低廉、紧凑便携等优势，具有非常好的推广价值。本作品已提交国家发明专利申请一项。

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