氢云链2022-12-1 15:15
近日,国家科技部发布了《关于国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2022年度项目安排公示的通知》。“氢能技术”专项共24项,其中企业牵头的6项,其余牵头单位均为大学或研究所,项目实施周期为36-48个月。详情如下所示:上述各项目研究内容和考核指标如下:1.氢能绿色制取与规模转存体系1.1 兆瓦级电解水制氢质子交换膜电解堆技术(共性关键技术类)研究内容:针对风电/谷电等对高弹性、大功率电解制氢系统的需求,开展宽功率适应性的高产气量电解水制氢质子交换膜(PEM)电解堆及支持系统技术研究。具体包括:低贵金属、高稳定性膜电极制备技术研究,高均一性双极板设计及制备技术研究,高导电、高耐蚀、低流阻多孔扩散层设计与制备技术研究,大面积单池内部机械应力均衡与封装技术研究,开展单池间结构与过程偏差敏感度分析与实验验证,设计并试制兆瓦级PEM电解堆,开展衰减、失效成因研究与可靠性、耐久性验证。考核指标:兆瓦级PEM电解堆,额定输入功率≥1兆瓦,产氢速率≥220标准立方米氢气/小时,直流电耗≤48千瓦时/千克氢气,输入功率可在5%~150%波动,在60℃且1安培/平方厘米的电流密度工作条件下满足单池电压≤1.85V且各单池之间电压偏差≤50毫伏,在额定输入电流处连续运行3000小时后满足单池电压衰变率≤30微伏/小时、堆内单池电压极差≤60毫伏。其中,电解堆使用的膜电极活性面积≥0.3平方米,贵金属总用量≤1.0毫克/平方厘米。1.2 电解水制高压氢电解堆及系统关键技术(共性关键技术类)研究内容:针对电解水制氢注入管道输送的增压效率提升需求,突破电解水制高压氢直接注入输氢管道的质子交换膜(PEM)电解堆及系统装备关键技术。具体包括:研究高压力操作对电解堆性能及安全性的影响规律;研究耐高压、低氢氧渗透及高电导率膜结构设计及制备工艺;研究高导电、高耐蚀双极板材料与结构设计技术;研究高耐压密封结构与材料,研制高压操作PEM电解堆;研究高压水气分离与回水安全控制技术,研制全自动电解水制高压氢系统装备。考核指标:高气压PEM电解堆额定输入功率≥10千瓦,产气压力≥15兆帕,压差耐受≥3兆帕,排出氧气中氢含量≤1.5%,单池电压2.0伏下电解堆的电流密度≥1.0安培/平方厘米,输入功率允许波动范围20%~100%;全自动电解水制高压氢系统装备,压力控制精度优于1%,压差控制精度优于2.5%,氢气纯度不小于99.99%,氧含量不大于80ppm,全系统完成1000小时的运行试验验证。其中,电解堆和系统使用的PEM膜电极中铱载量≤1毫克/平方厘米,铂载量≤0.2毫克/平方厘米,极板贵金属总量≤0.3毫克/平方厘米。1.3 固体氧化物电解水蒸汽制氢系统与电解堆技术(共性关键技术类)研究内容:针对固体氧化物电解水蒸汽制氢(SOEC)技术实用化问题,研究大功率固体氧化物电解制氢电解堆与系统集成技术。具体包括:大面积、高强度的超薄电解质设计与制备技术;高活性、长寿命电极设计与制备技术;电解池电连接、串接密封及其成堆技术;电解堆模组流场和热控设计与集成技术;水热等运行条件对电解堆性能影响规律、优化运行策略及SOEC系统集成技术。考核指标:固体氧化物电解水蒸汽制氢系统,功率≥50千瓦,电解电流密度在电解电压为1.3伏且温度不高于800℃的条件下≥0.8安培/平方厘米,水蒸气转化率≥70%,电解效率≥90%,直流能耗≤3.5千瓦时/标准立方米氢气,连续运行时间≥2000小时,衰减率≤3%/千小时,10次冷热循环衰减≤2%,预期寿命优于20000小时,其中,单热区电解堆模组功率≥20千瓦,单电解堆功率≥3.5千瓦,电极有效面积≥100平方厘米,电解质面比电阻(ASR)≤0.20欧姆·平方厘米。基于超薄电解质的电解单池在不高于800℃、电解电压为1.3伏条件下,电解电流密度≥2安培/平方厘米。1.4 质子交换膜电解水制氢测试诊断技术与设备研发(共性关键技术类)研究内容:针对大规模质子交换膜(PEM)电解制氢技术发展和应用中面临的测试、诊断关键设备缺失等问题,开展大功率的PEM电解水制氢电解堆测试诊断技术研究与设备开发。具体包括:研究适用于PEM电解水制氢系统优化运行的多参量传感与高精度量测技术;气体泄漏快速检测、精准定位与安全防护技术;适应多测试工况的电解电源与调控技术;研究PEM电解堆状态信息提取与诊断评估技术;研制PEM电解单电池、电解堆和系统的性能及寿命综合测试平台。考核指标:PEM电解单电池、电解堆和系统的性能及寿命综合测试平台的测试功率≥1兆瓦,最大测试电流≥6000安培,测试范围宽于10%~100%,具备在线交流阻抗谱测试能力且阻抗测量精度优于1%,具备阴阳极独立背压调节功能且氢氧压力差控制精度优于0.05兆帕、背压压力≥5兆帕,控温范围在25℃~90℃,控温精度优于1℃,在全测试范围内流量、电压、电流等参量测量精度优于0.2%且控制精度优于1%,氢泄漏定位精度优于1厘米,氧中氢含量测量精度优于0.1%,响应时间≤100毫秒;提出质子交换膜电解电堆寿命评估方法,评估误差≤10%。1.5 分布式氨分解制氢技术与灌装母站集成(共性关键技术类)研究内容:针对加氢站或加氢母站氨分解制氢面临的反应温度高、分离难等问题,开展分布式氨分解制氢关键技术研究与示范验证。具体包括:高效氨分解催化剂材料的筛选、构造与规模化制备技术研究;高性能氨吸附剂材料开发及氨脱除工艺研究;高性能氢气纯化膜材料开发及规模化制备技术研究;现场液氨存储、分解制氢、纯化增压、灌装长管拖车、加注燃料电池汽车等一体化系统设计与集成管控技术。考核指标:加氢母站用氨分解制氢装备的产氢速率≥400标准立方米/小时,反应温度≤480℃,氨转化率≥99.5%,获得的氢气纯度≥99.99%、氨浓度≤千万分之一、其他杂质含量要求执行GB/T37244-2018标准;氢气制备成本≤7元/公斤(到站氨成本不计入),装置设计寿命≥10年,启动时间≤2小时;分解后氮气尾排中氨气的浓度控制范围≤10ppm;装备稳定运行时间不少于3000小时。1.6 高温质子导体电解制氢技术(基础研究类)研究内容:针对高温质子导体电解制氢技术的实用化需求,开展高温质子导体固体氧化物电解制氢材料、机理等基础研究,具体包括:高电化学活性和稳定性的空气极材料与制备技术;高质子电导率固体氧化物电解质的制备和电解质薄膜烧结工艺;大面积电解池的制备与界面精确调控技术;电解堆连接、密封与成堆 ...