负责车用燃料电池电堆核心组件（双极板、膜电极）的设计开发与性能优化，主导解决电堆量产过程中的一致性、耐久性及成本控制问题，推动80kW级电堆从实验室样机到中试线的转化。

• 主导石墨双极板流场正向设计，针对传统蛇形流场易水淹、接触电阻高的痛点，采用ANSYS Fluent进行多物理场耦合仿真，提出变截面分支流道方案（主支流道宽度比1:0.6），结合表面微沟槽疏水处理（Ra≤0.8μm），将单节电堆水淹故障率从15%降至3%，接触电阻降低8mΩ·cm²，支撑电堆功率密度提升至1.8W/cm²（较上一代+12%）。
• 牵头膜电极（MEA）梯度化催化层开发，基于传质-反应动力学模型，设计Pt/C催化剂三层涂覆工艺（底层高载量2.5mg/cm²、中层1.8mg/cm²、表层1.2mg/cm²），配合热压参数优化（温度135℃、压力3MPa、时间90s），解决传统均一催化层氧还原反应动力学慢的问题，单电池峰值功率密度从0.65W/cm²提升至0.78W/cm²，动态工况下电压波动幅度缩小20%。
• 搭建电堆集成测试平台，集成红外热成像仪与阻抗谱仪，建立电堆装配一致性评价体系（包括膜电极与双极板对齐精度±0.1mm、密封胶线宽度公差±0.05mm），通过调整GDL预紧力梯度（中心区3MPa→边缘区5MPa），将电堆装配不良率从22%降至5%，支撑中试线良品率稳定在92%以上。
• 协同供应链团队完成钛基涂层双极板量产验证，制定材料准入标准（基体硬度≥HV300、涂层结合力≥30N/cm），通过300小时盐雾试验与1000次冷热循环测试，推动国产双极板成本从800元/片降至450元/片，降幅43.75%。

聚焦高温质子交换膜（HTPEM）燃料电池电堆开发，负责膜电极与双极板的适配设计，解决高温（120-150℃）工况下膜干涸、催化剂流失等问题，支撑10kW级固定式发电电堆的研发与客户验证。

• 设计高温质子交换膜（HTPEM）复合增强结构，采用PTFE纤维编织膜（经向/纬向强度≥50MPa）与全氟磺酸树脂共混涂覆（厚度25μm），结合真空热压工艺（温度140℃、压力0.5MPa），将膜的机械稳定性提升3倍，150℃干态下电阻仅增加15%（传统Nafion膜增加40%），支撑电堆在无增湿条件下稳定运行。
• 开发梯度化气体扩散层（GDL），通过碳纸表面碳化处理（温度2800℃）与微孔层（MPL）碳粉粒径分级（大颗粒500nm+小颗粒100nm），优化孔隙率梯度（表层70%→底层55%），解决高温下液态水管理困难问题，电堆在120℃、30%RH工况下电压衰减速率降低40%，寿命测试（1000小时）电压保持率≥90%。
• 搭建单电池加速老化测试系统，设计循环工况（功率0-1kW交替，频率1次/30min），结合EIS阻抗分析（重点监测电荷转移阻抗Rct变化），建立催化剂流失预测模型（R²=0.92），指导膜电极优化（增加Pt负载量至0.4mg/cm²），将电堆耐久性从500小时提升至1500小时。
• 协同工艺团队优化膜电极涂布工艺，采用狭缝式涂布机（精度±1μm）与在线激光测厚仪，将催化层厚度偏差控制在±5%以内，MEA有效面积利用率从85%提升至92%，单批次MEA性能离散度（峰峰值）从12%降至5%，支撑客户侧发电效率稳定在48%（较上一代+3%）。

参与质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆基础研发，负责单节电堆性能测试、失效分析及数据支撑，为上层设计提供实验依据。

• 执行单节电堆极化曲线与功率曲线测试，搭建Arbin测试台（电流范围0-50A，精度±0.1%FS），设计多变量测试方案（温度50-80℃、H2/O2背压0.1-0.3MPa），输出200+组测试数据，建立电堆性能数据库，支撑设计团队优化流场入口角度（从30°调整为45°），使电堆额定功率从1.2kW提升至1.5kW。
• 开展电堆失效模式分析，针对阴极氧饥饿问题，通过高速摄影（帧率1000fps）观察流道内气体分布，结合CFD模拟（COMSOL CFD模块），发现支流道入口存在涡流区导致气体分布不均，提出流道入口导流片设计（角度15°），使阴极氧气利用率从45%提升至60%，电堆输出电压稳定性提高18%。
• 参与质子交换膜水管理研究，通过湿度传感器（精度±2%RH）与红外热像仪同步监测膜内水含量，建立膜湿度-电阻关系模型（R²=0.89），输出最优加湿量（50sccm）与温度（60℃）参数，使电堆在低湿度（30%RH）工况下电压下降幅度从30%缩小至12%。
• 整理实验数据并撰写技术报告，累计输出《单节电堆性能测试报告》《失效模式分析白皮书》等文档12份，其中关于流场优化的建议被采纳为核心改进点，获部门季度“技术创新奖”。

工业余热梯级利用耦合碳捕集的低碳工艺包研发与应用

• 针对钢铁、化工等行业余热资源（300-800℃中低温余热）利用率不足45%、同时生产环节碳排放强度高的痛点，项目目标为开发“余热梯级回收+碳捕集协同”工艺包，实现余热高效转化与碳排放强度下降30%以上的双重目标，我作为研发创新负责人，主导从工艺设计、仿真验证到工业化落地的全流程。
• 项目核心难点在于两点：一是中低温余热的梯级匹配与碳捕集系统的热量耦合，易导致余热回收效率衰减；二是传统碳捕集溶剂（如MEA）在高湿度、变负荷工况下损耗率高达15%/年，增加运营成本。我采用Aspen Plus建立多组分、多工况的余热-捕集耦合模型，同时引入哌嗪衍生物改性胺基溶剂，通过分子模拟优化官能团配比，解决溶剂的热稳定性和抗降解问题。
• 我牵头跨工艺、设备、环保的6人团队，开展12轮全工况仿真迭代，优化形成“三级换热（280℃→180℃→80℃）+ 溶剂再生塔分段提浓”的工艺路线；针对钢铁厂变负荷生产场景，设计“余热流量-溶剂循环量”双闭环控制系统，动态调整捕集单元的运行参数，确保系统在70%-120%负荷下稳定运行。此外，我推动与高校合作开发新型溶剂在线监测传感器，实现溶剂损耗的实时预警与补充。
• 项目成果显著：工艺包的余热利用率从传统方案的45%提升至68%，碳捕集率达到92%，溶剂年损耗率降至9.25%（较MEA方案降低38%）；该工艺包已成功应用于华北某100万吨/年钢铁联合企业，年减排CO₂达12万吨，节约标煤4.5万吨，为企业每年节省能源成本及碳交易支出合计1800万元。我个人主导的“余热-捕集协同调控方法”申请发明专利2项，形成行业标准草案1项。

生物质气化耦合燃气轮机的分布式供能系统优化

• 针对县域工业园区生物质能（秸秆、木屑）利用率低（仅30%）、分布式供能系统因焦油含量高导致的燃气轮机故障频发问题，项目目标为优化生物质气化工艺与燃气轮机适配性，将系统发电效率从55%提升至70%以上，保障连续稳定运行时长≥8000小时/年，我作为核心研发工程师，负责气化工艺建模与系统集成优化。
• 项目关键挑战在于：一是生物质气化产生的焦油（初始含量150mg/Nm³）会堵塞燃气轮机叶片，二是气化炉出口合成气成分波动大（H₂/CO比在1.2-2.5间变化），导致燃气轮机燃烧不稳定。我采用密度泛函理论（DFT）模拟焦油分子的裂解路径，筛选出Ni-MgO/Al₂O₃复合催化剂，同时利用TRNSYS软件搭建分布式供能系统变工况模型，分析合成气成分波动对燃气轮机性能的影响规律。
• 我主导优化气化炉的“两段式布风+旋转锥分布器”结构，将气化温度精准控制在850-900℃，促进焦油的催化裂解；针对合成气成分波动，设计“水洗+吸附”的预处理单元，将H₂/CO比稳定在1.8±0.2，并调整燃气轮机的燃料喷嘴配比与燃烧室温度场，适应宽成分合成气的燃烧需求。此外，我建立系统远程监控平台，实时采集气化炉温度、燃气成分等12项参数，实现故障提前预警。
• 项目落地后，生物质气化焦油含量降至18mg/Nm³以下，燃气轮机连续运行时长提升至9200小时/年，系统发电效率达到72%（超目标2%）；该系统已在华东某工业园区投运，年处理生物质原料1.5万吨，年供电1.2亿度，替代标煤4万吨，减少碳排放8.2万吨。我因此获得公司“年度技术创新奖”，相关成果发表EI论文1篇。

支教时发现乡村小学因缺乏实验器材，科学课多停留在课本讲解。返校后联合实验室开发出百元级科学实验背包，内含20个基础实验器材。为确保可持续运营，设计配套视频课程与城乡结对系统，并培训132名大学生担任远程助教。项目覆盖9省47所学校后，学生科学兴趣评分提升35%。这段经历教会我用产品思维解决社会问题，当看到孩子们用自制望远镜发现土星光环时，我理解了教育的真谛是点燃可能性。