重點任務

 

研究基于可再生能源及先進核能的制氫技術、新一代煤催化氣化制氫和甲烷重整/部分氧化制氫技術、分布式制氫技術、氫氣純化技術，開發氫氣儲運的關鍵材料及技術設備，實現大規模、低成本氫氣的制取、存儲、運輸、應用一體化，以及加氫站現場儲氫、制氫模式的標準化和推廣應用。

 

研究氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池（PEMFC）技術、甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池（MFC）技術，解決新能源動力電源的重大需求，并實現PEMFC電動汽車及MFC增程式電動汽車的示范運行和推廣應用。

 

研究燃料電池分布式發電技術，實現示范應用并推廣。

 

戰略方向

　　

氫的制取、儲運及加氫站。重點在大規模制氫、分布式制氫、氫的儲運材料與技術，以及加氫站等方面開展研發與攻關。

 

先進燃料電池。重點在氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池（PEMFC）、甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池（MFC）等方面開展研發與攻關。

 

燃料電池分布式發電 。 重點在質子交換膜 燃 料 電 池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、金屬空氣燃料電池（MeAFC），以及分布式制氫與燃料電池（PEMFC 和 SOFC）的一體化設計和系統集成等方面開展研發與攻關。

 

創新目標

　　

2020 年目標。建立健全氫能及燃料電池規模化應用的設計、工藝、檢測平臺。基本掌握高效氫氣制備、純化、儲運和加氫站等關鍵技術，以及低成本長壽命電催化劑技術、聚合物電解質膜技術、低鉑載量多孔電極與膜電極技術、高一致性電堆及系統集成技術，突破關鍵材料、核心部件、系統集成、過程控制等關鍵技術，實現氫能及燃料電池技術在動力電源、增程電源、移動電源、分布式電站、加氫站等領域的示范運行或規模化推廣應用。其中，PEMFC電源系統額定輸出功率 50~100kW、系統比功率≥300Wh/kg、電堆比功率 3000W/L 以上、使用壽命 5000hr 以上；MFC 電源系統實現額定輸出功率 5~10kW、系統比能量≥345Wh/kg、使用壽命 3000hr以上;開發出接近質子膜燃料電池操作溫度、儲氫容量高于 5wt%的儲氫材料或技術，及長距離、大規模氫的儲存及運輸技術。

 

2030 年目標。實現大規模氫的制取、存儲、運輸、應用一體化，實現加氫站現場儲氫、制氫模式的標準化和推廣應用；完全掌握燃料電池核心關鍵技術，建立完備的燃料電池材料、部件、系統的制備與生產產業鏈，實現燃料電池和氫能的大規模推廣應用。其中，PEMFC 分布式發電系統使用壽命達到 10000hr 以上、SOFC 分布式發電系統使用壽命達到 40000hr 以上、MeAFC 分布式發電系統使用壽命達到 10000hr 以上。

 

2050 年展望。實現氫能和燃料電池的普及應用，實現氫能制取利用新探索的突破性進展。

 

創新行動

　　

 

大規模制氫技術。研究基于可再生能源和先進核能的低成本制氫技術，重點突破太陽能光解制氫和熱分解制氫等關鍵技術，建設示范系統；突破高溫碘-硫循環分解水制氫及高溫電化學制氫，完成商業化高溫核能分解水制氫方案設計。研發新一代煤催化氣化制氫和甲烷重整/部分氧化制氫技術。

 

分布式制氫技術。研究可再生能源發電與質子交換膜/固體氧化物電池電解水制氫一體化技術，突破高效催化劑、聚合物膜、膜電極和雙極板等材料與部件核心技術，掌握適應可再生能源快速變載的高效中壓電解制氫電解池技術，建設可再生能源電解水制氫示范并推廣應用；研究分布式天然氣、氨氣、甲醇、液態烴類等傳統能源與化工品高效催化制氫技術與工藝，以及高效率低成本膜反應器制氫和氫氣純化技術，形成標準化的加氫站現場制氫模式并示范應用。

 

氫氣儲運技術。開發 70Mpa 等級碳纖維復合材料與儲氫罐設備技術、加氫站氫氣高壓和液態氫的存儲技術；研發成本低、循環穩定性好、使用溫度接近燃料電池操作溫度的氮基、硼基、鋁基、鎂基和碳基等輕質元素儲氫材料；發展以液態化合物和氨等為儲氫介質的長距離、大規模氫的儲運技術，設計研發高活性、高穩定性和低成本的加氫/脫氫催化劑。

 

氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池（PEMFC）技術。針對清潔高效新能源動力電源的重大需求，重點突破 PEMFC 的低成本長壽命電催化劑、聚合物電解質膜、有序化膜電極、高一致性電堆及雙極板、模塊化系統集成、智能化過程檢測控制、氫源技術等核心關鍵技術，解決 PEMFC 性能、壽命、成本等關鍵問題，并實現 PEMFC電動汽車的示范運行和推廣應用。

 

甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池（MFC）技術。針對清潔高效新能源動力電源的重大需求，重點突破 MFC 耐高溫長壽命電催化劑、新型耐高溫聚合物電解質膜、有序化膜電極、一體化有機燃料重整、高溫條件下電堆系統集成優化、智能控制等核心關鍵技術，并實現 MFC 在電動汽車上應用的示范運行和推廣應用（無需制氫、儲氫、加氫站）。

 

燃料電池分布式發電技術。重點研發質子交換膜燃料電池（PEMFC）及氫源技術、固體氧化物燃料電池技術（SOFC），以及金屬空氣燃料電池（MeAFC）技術。在分散電站工況條件下，突破PEMFC、SOFC、MeAFC 燃料電池關鍵材料、核心部件、系統集成和質能平衡管理等關鍵技術，建立分布式發電產業化平臺，實現千瓦至百千瓦級 PEMFC 系統在通訊基站和分散電站等領域的推廣應用；實現百千瓦至兆瓦級 SOFC 發電分布式能源系統示范應用，發電效率 60%以上，并開發適于邊遠城市和工礦企業等分布式電站；實現 MeAFC 系統在智能微電網、通訊基站和應急救災等領域的示范運行或規模應用。