负责车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的核心组件开发、性能优化及量产导入，覆盖石墨双极板流场设计、膜电极（MEA）工艺适配、电堆集成测试全流程，支撑80kW级商用车电堆的工程化落地。

• 主导石墨双极板流场结构创新，基于计算流体力学（CFD）仿真平台ANSYS Fluent建立三维流场模型，针对传统蛇形流道传质阻力高（局部电流密度偏差＞15%）的问题，提出‘变截面交错流道’设计方案——通过COMSOL多物理场耦合分析优化流道宽度（由1.2mm渐变至0.8mm）与深度（1.5mm→1.2mm），结合DOE实验设计验证，将单池传质损失降低22%，电堆峰值功率密度从1.6W/cm²提升至1.85W/cm²（基于1.5bar操作压力）。
• 牵头膜电极（MEA）与双极板的界面适配开发，针对量产MEA催化层与石墨板接触电阻高（初始值＞50mΩ·cm²）的痛点，引入表面微织构处理技术：采用激光刻蚀在石墨板表面加工微米级沟槽（深度5μm，间距20μm），配合PTFE疏水处理，将界面接触电阻稳定控制在35mΩ·cm²以内；同步优化热压工艺参数（温度135℃→140℃，压力1.2MPa→1.5MPa），使MEA与双极板的贴合均匀性提升至98%以上，电堆单池电压一致性偏差从8mV缩小至3mV。
• 主导完成80kW电堆的耐久性验证与失效分析，基于ASTM D7565标准搭建加速老化测试平台，模拟1000小时工况循环（负载变化率±20%/min），发现催化层铂颗粒团聚导致的质量活性衰减（1000小时后衰减率＞18%）；通过引入锡掺杂碳载体（Sn/C）抑制颗粒迁移，配合电堆水管理策略优化（增湿量从80%降至65%），将1000小时衰减率控制在8%以内，满足商用车20000小时寿命目标。
• 推动电堆量产工艺转化，梳理关键质量控制点（KPC）12项，设计自动化装配线工装夹具（如双极板涂胶定位精度±0.05mm），联合供应商开发石墨板批量化成型工艺（模压时间从45min缩短至20min），最终实现电堆量产良率从试制阶段的78%提升至92%，单堆制造成本下降28%（从8500元降至6100元）。

聚焦质子交换膜燃料电池电堆的基础研究与工程验证，负责单电池性能测试、关键材料筛选及小批量样堆开发，支撑50kW级乘用车电堆的技术迭代。

• 搭建单电池综合测试平台，集成I-V曲线测试（Arbin BT2000）、交流阻抗谱（EIS，频率范围1Hz-10kHz）及气体渗透率检测功能，完成200+组不同催化剂载量（0.2-0.4mgPt/cm²）、离聚物含量（20-40wt%）的MEA性能对比，筛选出最优配方（0.3mgPt/cm²+30wt%离聚物），使单池峰值功率从0.6W/cm²提升至0.75W/cm²。
• 开发石墨双极板的疏水处理工艺，针对传统模压板易吸水导致的腐蚀电流增大问题（腐蚀电流密度＞1μA/cm²），采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在其表面沉积类金刚石（DLC）涂层（厚度200nm），结合接触角测试（水接触角从30°提升至110°）与电化学腐蚀测试（腐蚀电流密度降至0.2μA/cm²以下），验证了涂层对双极板耐蚀性的显著提升。
• 参与50kW电堆的集成设计，负责流场匹配与密封方案制定：通过CFD仿真优化进堆歧管结构（将气体分布均匀性从85%提升至95%），选用氟橡胶密封垫（压缩永久变形＜10%）并设计阶梯式密封槽（深度0.3mm，宽度1.5mm），解决了样堆在高压（1.5bar）下的氢气泄漏问题（泄漏率从1×10⁻⁵Pa·m³/s降至5×10⁻⁷Pa·m³/s）。
• 主导编制电堆测试规范（涵盖性能、耐久、安全3大类28项指标），建立数据追溯系统（基于LabVIEW开发测试数据管理模块），累计完成15版样堆测试报告，为后续工程化提供关键数据支撑。

协助开展质子交换膜燃料电池关键材料的实验室研究，负责催化剂制备、膜电极涂覆及基础性能表征，为上层电堆开发提供材料级数据支持。

• 优化铂基催化剂的制备工艺，采用乙二醇还原法合成Pt/C催化剂（Pt负载量40wt%），通过调控还原温度（从60℃升至80℃）与搅拌速率（300rpm→500rpm），将催化剂粒径从4.2nm减小至3.5nm，质量比活性从0.24A/mgPt提升至0.31A/mgPt（@0.9V），达到DOE 2020年目标值的90%。
• 开发膜电极（MEA）的刮涂制备工艺，设计定制化刮刀（间隙50μm）与干燥箱（温湿度控制±1℃/±5%RH），解决传统喷涂工艺导致的催化剂层厚度不均问题（厚度偏差从±1.5μm降至±0.8μm），MEA的峰值功率密度从0.4W/cm²提升至0.55W/cm²。
• 负责材料表征与数据分析，使用扫描电子显微镜（SEM）观察催化剂层形貌，X射线光电子能谱（XPS）分析离聚物分布，结合透射电子显微镜（TEM）测量铂颗粒尺寸分布，累计输出20+份材料性能分析报告，为催化剂配方优化提供直接依据。
• 参与小型电堆（10W级）的组装与测试，学习电堆装配流程（双极板堆叠精度±0.1mm），完成单池电压监测与极化曲线测试，掌握燃料电池基础运行特性，为后续独立承担研发任务奠定实践基础。

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。