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国家两部委发布氢能与燃料电池技术战略方向规划目标

日期: 2018-08-07
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近日,国家发改委和国家能源局在系统内部印发《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,并同时发布了《能源技术革命重点创新行动路线图》,提出了15项重点创新任务,包括煤炭清洁高效利用技术创新、先进核能技术创新、氢能与燃料电池技术创新、先进储能技术创新、能源互联网技术创新等。

以下为氢能与燃料电池技术重点任务、战略方向、创新目标及创新行动具体内容。

重点任务

   1.研究基于可再生能源及先进核能的制氢技术、新一代煤催化气化制氢和甲烷重整/部分氧化制氢技术、分布式制氢技术、氢气纯化技术,开发氢气储运的关键材料及技术设备,实现大规模、低成本氢气的制取、存储、运输、应用一体化,以及加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用。

   2.研究氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术,解决新能源动力电源的重大需求,并实现PEMFC电动汽车及MFC增程式电动汽车的示范运行和推广应用。

   3.研究燃料电池分布式发电技术,实现示范应用并推广。

战略方向

   1.氢的制取、储运及加氢站。重点在大规模制氢、分布式制氢、氢的储运材料与技术,以及加氢站等方面开展研发与攻关。

   2.先进燃料电池。重点在氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)等方面开展研发与攻关。

   3.燃料电池分布式发电。重点在质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、金属空气燃料电池(MeAFC),以及分布式制氢与燃料电池(PEMFC和SOFC)的一体化设计和系统集成等方面开展研发与攻关。

创新目标

   1.2020年目标。建立健全氢能及燃料电池规模化应用的设计、工艺、检测平台。基本掌握高效氢气制备、纯化、储运和加氢站等关键技术,以及低成本长寿命电催化剂技术、聚合物电解质膜技术、低铂载量多孔电极与膜电极技术、高一致性电堆及系统集成技术,突破关键材料、核心部件、系统集成、过程控制等关键技术,实现氢能及燃料电池技术在动力电源、增程电源、移动电源、分布式电站、加氢站等领域的示范运行或规模化推广应用。其中,PEMFC电源系统额定输出功率50~100kW、系统比功率≥300Wh/kg、电堆比功率3000W/L以上、使用寿命5000hr以上;MFC电源系统实现额定输出功率5~10kW、系统比能量≥345Wh/kg、使用寿命3000hr以上;开发出接近质子膜燃料电池操作温度、储氢容量高于5wt%的储氢材料或技术,及长距离、大规模氢的储存及运输技术。

   2.2030年目标。实现大规模氢的制取、存储、运输、应用一体化,实现加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用;完全掌握燃料电池核心关键技术,建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链,实现燃料电池和氢能的大规模推广应用。其中,PEMFC分布式发电系统使用寿命达到10000hr以上、SOFC分布式发电系统使用寿命达到40000hr以上、MeAFC分布式发电系统使用寿命达到10000hr以上。

   3.2050年展望。实现氢能和燃料电池的普及应用,实现氢能制取利用新探索的突破性进展。

创新行动

   1.大规模制氢技术。研究基于可再生能源和先进核能的低成本制氢技术,重点突破太阳能光解制氢和热分解制氢等关键技术,建设示范系统;突破高温碘-硫循环分解水制氢及高温电化学制氢,完成商业化高温核能分解水制氢方案设计。研发新一代煤催化气化制氢和甲烷重整/部分氧化制氢技术。

   2.分布式制氢技术。研究可再生能源发电与质子交换膜/固体氧化物电池电解水制氢一体化技术,突破高效催化剂、聚合物膜、膜电极和双极板等材料与部件核心技术,掌握适应可再生能源快速变载的高效中压电解制氢电解池技术,建设可再生能源电解水制氢示范并推广应用;研究分布式天然气、氨气、甲醇、液态烃类等传统能源与化工品高效催化制氢技术与工艺,以及高效率低成本膜反应器制氢和氢气纯化技术,形成标准化的加氢站现场制氢模式并示范应用。

   3.氢气储运技术。开发70Mpa等级碳纤维复合材料与储氢罐设备技术、加氢站氢气高压和液态氢的存储技术;研发成本低、循环稳定性好、使用温度接近燃料电池操作温度的氮基、硼基、铝基、镁基和碳基等轻质元素储氢材料;发展以液态化合物和氨等为储氢介质的长距离、大规模氢的储运技术,设计研发高活性、高稳定性和低成本的加氢/脱氢催化剂。

   4.氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术。针对清洁高效新能源动力电源的重大需求,重点突破PEMFC的低成本长寿命电催化剂、聚合物电解质膜、有序化膜电极、高一致性电堆及双极板、模块化系统集成、智能化过程检测控制、氢源技术等核心关键技术,解决PEMFC性能、寿命、成本等关键问题,并实现PEMFC电动汽车的示范运行和推广应用。

   5.甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术。针对清洁高效新能源动力电源的重大需求,重点突破MFC耐高温长寿命电催化剂、新型耐高温聚合物电解质膜、有序化膜电极、一体化有机燃料重整、高温条件下电堆系统集成优化、智能控制等核心关键技术,并实现MFC在电动汽车上应用的示范运行和推广应用(无需制氢、储氢、加氢站)。

   6.燃料电池分布式发电技术。重点研发质子交换膜燃料电池(PEMFC)及氢源技术、固体氧化物燃料电池技术(SOFC),以及金属空气燃料电池(MeAFC)技术。在分散电站工况条件下,突破PEMFC、SOFC、MeAFC燃料电池关键材料、核心部件、系统集成和质能平衡管理等关键技术,建立分布式发电产业化平台,实现千瓦至百千瓦级PEMFC系统在通讯基站和分散电站等领域的推广应用;实现百千瓦至兆瓦级SOFC发电分布式能源系统示范应用,发电效率60%以上,并开发适于边远城市和工矿企业等分布式电站;实现MeAFC系统在智能微电网、通讯基站和应急救灾等领域的示范运行或规模应用。


来源:电动汽车资源网

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