滨海人居环境学术创新中心开放课题2020年度课题申报指南
发布时间: 2020-01-22 浏览次数:

为提高我校年轻学者科研能力及落实滨海人居环境学术创新中心作为校重点交叉学科平台,中心计划启动实施滨海人居环境学术创新中心开放课题,根据开放课题实施方案的部署,现发布2020年度课题申报指南。开放课题总体目标:大幅提升我校机器人建造仿真和应用技术;推进氢能技术发展及产业化;支撑零或近零能耗建造和城市能源应用系统;开放课题按照机器人智能建造,氢能开发与利用近零能耗建筑及其他方向。专项实施周期为2年(2020-2021年),中心拟安排拨经费总概算约100万元,单开放课题约15万。

项目申报书形式与2020年度国家自然基金面上项目或青年基金提交版一致(可将2020国家自然基金面上项目或青年基金直接提交中心);截止时间:2020315;地点:滨海人居环境学术创新中心大楼(3号实验楼)行政办公室。

项目联系人孟曦 18215522268

1. 机器人智能建造

1.1基于新型建筑设计构造与在场建造环境的机器人建造实时仿真与在线编程技术研发

研究内容:面向建筑数字化、工业化、智能化的产业升级需求,开展从数字化建筑设计到机器人建造一体化的新新概念、新方法、新构造以及新平台的研究工作。具体包括:常用建筑设计软件与机器人仿真模拟软件的嫁接;建筑部品空间信息的提取与机器人仿真模拟信息的转化技术;建筑设计软件内的机器人操控在线编程技术;机器人建造设备环境感知及应对在线编程技术。

考核指标:开发基于建筑设计软件内的机器人仿真模拟新软件平台;实现建筑方案阶段针对设计内容(建筑部品、构造做法等)的实时机器人建造仿真模拟及其在线编程控制;建立基于EthernetKRLRSIVisual的实时通讯系统,响应时间≤2ms,实现基于环境感知的建造机器人在线编程。

1.2基于机器人3D打印建造方式的新型混凝土打印材料研发

研究内容:面向智能建造、机器人建造、3D打印建造新方法的需求,开展基于机器人3D打印建造方法的新型混凝土材料研究工作。具体包括:滨海环境下新型混凝土打印材料原材料选择、配合比正交试验;新型混凝土打印材料流变机理研究;不同功效的外加剂兼容性研究;基于数值分析的新型混凝土材料流动模型研究。

考核指标:获得新型混凝土打印材料的最佳配合比,能够满足机器臂打印要求;获得新型混凝土打印材料的流变流动机制,建立基于性能控制的新型混凝土可打印材料制备技术;考虑滨海地区原材料特性,成功研制适应于三维打印的外加剂最优组分,实现打印过程中流动性能的动态控制。

2. 氢能开发与利用

2.1 城市可再生能源高效制氢系统 (新型廉价非贵金属催化剂析氢性能的研究及其在城市电解制氢系统中的应用)

研究内容:面向清洁、高效、能量密度高的清洁能源氢能的需求,开展电解水制氢相关新材料、新结构以及析氢理论研究工作。具体包括:新型、廉价非贵金属体系催化材料制备及表征技术;电极材料性能的调控及表界面修饰技术;析氢动力学机理研究;城市电解制氢系统的开发及其性能研究。

考核指标:获得新型廉价、高效非贵金属催化剂的制备方法,其HER性能接近或达到贵金属Pt/C催化剂;且具有良好的稳定性;获得析氢催化剂体系表界面修饰新方法及析氢动力学机制新模型;城市制氢系统的研发,单位时间产氢量不低于7000 μL/g(催化剂)·h

2.2 氢燃料电池的开发和应用 (氮掺杂非贵金属氧还原催化剂活性的调控及其在氢燃料电池系统中的应用)

研究内容:围绕氢燃料电池工业化应用遇到的核心技术问题,开展新材料、新方法和新理论研究工作,具体包括:新型低成本、高效非贵金属碳氮阴极催化材料设计及制备技术;催化材料表面修饰及活性位调控技术;缺陷和氮掺杂对氧还原活性影响规律;氢气燃料电池运行参数优化及性能分析;氢气燃料电池电堆的构建及应用研究。

考核指标:获得新型低成本、高活性、高稳定性非贵金属碳氮催化材料制备方法,其氧还原催化性能接近或达到贵金属Pt/C催化剂,且具有良好的稳定性;获得催化剂活性位调控技术及适宜的运行参数;建立氢气燃料电池电堆,实现氢气燃料电池电能控制输出。

2.3 城市氢能的发展应用规划

研究内容:面向波动性可再生能源制氢,展开仿真、模型优化、实验、储运及应用研究工作。具体包括:电解技术与可再生能源经济、技术适应性;涵盖氢气城市综合能源系统应用优化与评价;兼具规模性与经济性的加氢站投资建设和管理运行成本分析优化。

考核指标:城市可再生能源制氢应用的中长期规划应用模型,技术路径优化;考虑源侧与需求侧不确定性确立电--气短期优化运行模型;与中心相关负责人搭建完成波动性可再生能源制氢平台;

3. 近零能耗建筑和城市能源应用

3.1 滨海地区零能耗建筑关键技术及性能可视化混合现实工具开发

研究内容:零能耗建筑是在满足室内环境参数的前提下,适应气候特征和场地条件,通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑用能,通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率,充分利用可再生能源,使可再生能源年产能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。具体包括:建立适合零能耗建筑评估的恶劣天气逐时气象数据库和设计用逐时气象数据库;开发滨海地区零能耗建筑的能耗计算方法与评估模型;研发零能耗建筑围护结构的保温隔热和外门窗、气密性、建筑遮阳、冷热桥、通风、热交换等关键产品;开发零能耗建筑性能可视化的混合现实(MR)工具;主动式与被动式建筑设计技术性能与集成;可再生能源蓄能耦合应用关键技术。

考核指标:获得适合零能耗建筑评估的恶劣天气逐时气象数据和设计用逐时气象数据;获得零能耗建筑的能耗计算方法与评估模型;获得零能耗建筑性能可视化的混合现实(MR)工具;获得建筑全年全部用能(冷暖房、热水、照明、换气)-{节能(被动式建筑设计、高性能设备与高效率系统)+再生能源产能}≤0

3.2 城市能源的应用评价平台系统

研究内容:针对城市的快速发展和能源需求逐步提升,根据城市,地域和环境特征,提出适宜城市发展的动态应用评价系统。具体内容包括:分析城市的人口,经济,结构等要素与城市能源需求的动态关系;城市可再生能源和新能源的利用技术特性和动态经济性分析;基于城市地域和气候特性,分析可再生能源和新能源的应用潜力,探讨城市可再生能源、新能源和化石能源等多能源系统协同供应管理和优化策略;

考核指标:城市能源需求响应的动态模型;典型可再生能源和新能源的利用技术特性和动态经济性模型;典型城市的可再生能源和新能源的潜力数据库;城市多能源系统协同供应体系;

4. 其他相关课题(预计2个项目)

研究不限于以上方向,与城市、建筑,土木,能源及能源等相关方向均可。


  


  

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