交大学子在第十六届全国大学生节能减排竞赛上再创佳绩

　　8月1日-3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“建行杯”第十六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在东南大学落下帷幕。西安交通大学代表队在本次竞赛中斩获特等奖1项，一等奖4项，二等奖1项，三等奖6项，获奖数量居全国前列，并荣获优秀组织奖。

　　本届比赛以“节能减排，绿色能源”为主题，主体赛共吸引了来自全国31个省市自治区共638所高校5万余名师生的6852件作品参赛，参赛高校、作品申报数量、参赛人数再创历史新高。本届比赛突出“碳中和+国际化”特色，首次设置港澳台及国际赛道，共吸引港澳台地区及海外136所高校391件作品参赛。经过学校选推、竞赛组委会初审、专家会评，共有259支主赛道队伍、40件港澳台及国际赛道队伍和21支海洋与岛礁能源动力挑战赛队伍入围决赛。最终评出特等奖11项（0.16%），一等奖157项（2.29%），二等奖248项（3.62%）。

　　开幕式上，中国科学院院士、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会主任、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主任、西安交通大学何雅玲教授代表竞赛组委会讲话。

　　比赛期间，中国科学院院士何雅玲教授，西安交通大学创新创业学院院长、教务处处长王秋旺教授，能动学院丰镇平教授，校团委书记李利波来到参赛作品展区看望、指导参赛学生。

　　闭幕式上，特等奖队伍成员、西安交通大学能动学院博士生郝明晟作为本届赛事参赛队员代表发言，他所在团队创新电-氢联产系统，对太阳燃料进行能量转化，实现了零碳高纯高效制氢和对外发电，获得大赛专家评委的高度评价。郝明晟首先对大赛主、承办方及过程中给予指导的各位专家老师表示感谢，表示他将继续坚定信念，脚踏实地，勇于创新，传承弘扬西迁精神，为国家“双碳”战略发展贡献力量。

　　本届比赛同时公布了百篇全国能源动力类本科生优秀毕设获奖名单，西安交通大学6篇毕业设计入选。

　　闭幕式上，中国科学院院士何雅玲教授为大赛承办单位东南大学颁发了突出贡献奖，并向大赛下届承办单位中国石油大学（华东）移交了会旗。

　　西安交通大学自筹备本届竞赛以来，得到教务处、研究生院、科研院、实践教学中心、各学院、书院的大力支持，由校团委、能动学院具体负责组织实施，共选拔推荐15项作品参加国赛。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，高度重视参赛作品培育孵化，中国科学院院士陶文铨、中国科学院院士何雅玲、丰镇平教授、严俊杰教授、何茂刚教授、王秋旺教授、李印实教授、陈雪江副教授等对全校参赛项目多次进行系统指导。

　　据悉，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等教育司、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会主办的全国大学生学科竞赛。该项赛事紧密围绕国家“双碳政策”、着重培养大学生的创新能力与协作精神，为我国“碳达峰”“碳中和”事业培养优秀接班人。

　　【项目介绍】在我国能源转型关键时期和“双碳”目标大背景下，面向国内氢能市场巨大需求，为解决氢能产业链制-储-运环节存在的碳排放量高、成本高、安全性低、核心技术受限等痛点问题，项目团队创新性地构建了电氢联产——太阳燃料驱动的高效碳中和产能系统。系统在实现零碳高纯高效制氢的同时还可以对外发电，具有环保、创新、经济三重价值。进一步，项目团队以上述电-氢联产系统为枢纽，提出了一种分布式安全供氢新模式。上游为碳捕集与原料生产环节，通过可再生能源利用CO2还原反应制取太阳燃料甲酸钠，实现了二氧化碳的捕集与利用。中游为项目所构建的电-氢联产系统，对太阳燃料进行能量转化，实现了零碳高纯高效制氢和对外发电。下游为电能和氢能的应用终端，包括商业用电、化工生产等各类用氢用电场景。

　　【项目介绍】固体散料存在于各种生活生产场景中，总量大且分布广，如沙漠热沙、煤场煤粉、农场的晾晒谷物等。散料在环境中受太阳辐射等影响，蕴含庞大低品位热能。但现有固定式散料热能收集装置难以大量处理散料以利用其中热能。因此，收集并利用散料中热能具有极大的价值及无限前景。针对这一问题,本项目提出了一种移动式散料热能收集机器人。利用热管的高导热性，机器人即使处于移动状态下仍可高效吸收散料中热能，并将所得热能通过半导体温差发电转换为高品位电能。生产的电能不光可以用于机器人自供电，还可以通过电池储存或作用于其他用电装置。为保证热电片热电转换效率，将注水后的泡沫金属贴附于热电片冷端，其中液态水的界面蒸发可在无功耗条件下实现对冷端的散热，维持半导体较高的冷热端温差，保证热电转换效率。本装置在沙漠工况下测试，基于热沙与空气温差35℃条件下，装置集热效率20.8%，高于一般固定式散料热能收集装置，热效率优异。机器人基于单片机控制，可以自主长时间运行。

　　【项目介绍】现有火力发电厂常采用溶液吸收法作为二氧化碳废气的处理手段，这种方法具有再生能耗高、易降解产生新污染物的缺陷。膜分离法可以很好地克服这些缺陷。通过多次分离的方法，传统膜的CO2与杂气的选择性基本可以达到工业捕碳的标准，但是传统膜的CO2渗透性通常在1000barrer以下，捕集CO2的通量过小，不足以满足工业高通量的要求。本项目为提高膜通量，合成了一种基于多聚物@MOF材料的CO2高效分离膜，CO2渗透性为3473barrer，较传统膜提高了6-8倍，并设计了一套火电厂高效CO2减排系统，相对溶液吸收法成本下降59.4%。本团队针对传统膜的基底和填充物材料性能差、亲和力弱的缺陷，筛选出具有微孔筛分作用的MOF材料(ZIF-8)，与具有高比表面积的自具微孔聚合物(PIM-1)基底配对，确保对CO2的优异分离性能。在制膜方法方面，为解决传统制膜方法难以让填充物分散均匀、易发生团聚、负载量受限的问题，设计了原位聚合法，增强了ZIF-8和PIM‑1之间的界面结合力，提高了MOF的负载量。通过温度梯度调试、有机溶剂替换等优化方法，合成了机械强度高、复现性高的PIM-1@ZIF-8分离膜。设计了以膜为核心的火电厂高效CO2高效减排系统，采取“能量匹配”的思想，回收了脱硫烟气的热能和分离余气的压力能。

　　【项目介绍】针对光伏板工作时难以高效、低成本散热从而导致的光伏板温度过高、效率低下的现状，本作品受到皮肤“出汗”散热现象的启发，设计了一种循环补水的水凝胶仿生发汗光伏冷却系统。本作品以温敏性水凝胶为储水核心，利用其低温吸水、高温失水的特性，夜间从周围低温高湿环境中吸收水分并储存，日间蒸发水分带走光伏板的热量，实现高效降温，从而提高光伏发电效率，增加光伏发电总量，减少化石燃料的燃烧，减少碳排放。本作品包含水凝胶发汗散热装置和循环补水装置两部分。在夜间湿度大于30%的地区，水凝胶夜间吸水满足散热需求，无需补水装置；在低湿度地区，需补充使用循环补水装置。水凝胶发汗散热蒸发出的水分经循环补水装置收集并重新供给水凝胶使用。本作品的技术关键在于自适应水凝胶的研制和循环补水装置的设计。团队制备的自适应水凝胶，可自动蒸发和再生水分，将光伏板输出功率提升12.3%；团队设计的循环补水装置，可高效集水，且不同于传统封闭腔体集水结构，可满足水凝胶从环境中吸水。

　　【项目介绍】随着物联网(IoT)技术高速发展，世界进入万物互联时代。在物联网建设浪潮中，以智能门锁、无线监控为代表的大批分布式、低功耗、小型化电子终端应用广泛。然而，当前大多数物联网终端为有线连接或采用一次性电池供电，存在布线繁琐、随机失效、维护困难等问题，大大降低使用便捷性；同时，一次性电池消耗量大，绿色回收成本高，不契合我国“双碳”背景下节能减排的发展主旋律。本项目依靠太阳能光伏发电与无线输电技术，创新性地开发了具备呼叫、访址与巡迹、无接触服务等功能的移动储能机器人，可为上述分布式电子终端提供在线充电服务，并实现半亩覆盖、百个终端的长效稳定运行，并具备以下特性：1）太阳能/谷电混充。移动储能机器人作为能源暂存器，其能量主要来自太阳能，并通过谷电辅助，保障亚日照环境下，分布式物联网终端的正常运行。2）精准访址与巡迹。移动储能机器人接入校园物联网，实现与用电终端的间接通讯，通过激光雷达传感器与深度相机传感器联合，构建整体与局部相结合的路径规划体系，精准完成巡迹与对接功能。3）能量高效在线补给。借助无线输电技术，有效规避种类繁杂的充电协议以及接口匹配障碍，为物联网终端设备提供高效、无接触式的能量在线补给服务。最终构建绿色校园物联网体系，实现零干电池消耗。

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