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國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度19個(gè)項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)
2月1日，科技部下發(fā)了“關(guān)于對(duì)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”等18個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)的通知”，涉及氫能技術(shù)、儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)、新能源汽車等18個(gè)領(lǐng)域。
據(jù)了解，此次征求意見(jiàn)時(shí)間為2021年2月1日至2021年2月21日。本次征求意見(jiàn)指南為“十四五”首批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年第一批部署的任務(wù)，其他研究任務(wù)將于后續(xù)陸續(xù)部署啟動(dòng)。本次征求意見(jiàn)重點(diǎn)針對(duì)指南方向提出的目標(biāo)指標(biāo)和相關(guān)內(nèi)容的合理性、科學(xué)性、先進(jìn)性等方面聽(tīng)取各方意見(jiàn)和建議。
其中“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南建議，總體目標(biāo)是：以能源革命、交通強(qiáng)國(guó)等重大需求為牽引，系統(tǒng)布局氫能的綠色制取、安全致密儲(chǔ)輸和高效利用技術(shù)，貫通基礎(chǔ)前瞻、共性關(guān)鍵、工程應(yīng)用和評(píng)估規(guī)范環(huán)節(jié)，到2025年實(shí)現(xiàn)我國(guó)氫能技術(shù)研發(fā)水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)自主可控，描繪出我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路徑的目標(biāo)愿景。
2021年度指南部署堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、分步實(shí)施、重點(diǎn)突出的原則，擬圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配體系、氫能便捷改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)及 “氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范4個(gè)技術(shù)方向，啟動(dòng)19個(gè)指南任務(wù)。
具體內(nèi)容如下：
1.氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系
1.1 光伏/風(fēng)電等波動(dòng)性電源電解制氫材料和過(guò)程基礎(chǔ)(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)光伏/風(fēng)電等制氫系統(tǒng)應(yīng)用所面臨的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和運(yùn)行可靠性等問(wèn)題，開(kāi)展波動(dòng)電源電解制氫材料和過(guò)程基礎(chǔ)研究，具體內(nèi)容包括：研究復(fù)雜工況下電解制氫系統(tǒng)動(dòng)/靜態(tài)響應(yīng)特性與建模方法；研究復(fù)雜運(yùn)行工況對(duì)電解堆 性能和壽命的影響機(jī)理與提升技術(shù)，包括適應(yīng)波動(dòng)性輸入的電解堆材料/結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；研究新能源富集地區(qū)源/網(wǎng)特征刻畫(huà)方法及模擬技術(shù)，研制電解堆適應(yīng)性驗(yàn)證平臺(tái)；研究高比例新能源電網(wǎng)系統(tǒng)中電解堆適應(yīng)性評(píng)價(jià)和表征方法；研究適應(yīng)復(fù)雜工況的電解制氫系統(tǒng)配置優(yōu)化與過(guò)程控制技術(shù)，研制適應(yīng)波動(dòng)性輸入的長(zhǎng)壽命電解制氫試驗(yàn)裝置。
考核指標(biāo)：電解制氫系統(tǒng)模型動(dòng)靜態(tài)誤差≤10%；研制適應(yīng)波動(dòng)性輸入的水電解制氫試驗(yàn)裝置：水電解堆在額定電流密度1.5A/cm2、額定功率≥100kW、操作壓力≥3.5MPa、產(chǎn)氫純度≥99.99%條件下，5%~200%額定功率范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，在模擬華北、西北、東北等典型新能源富集地區(qū)電網(wǎng)能量平衡規(guī)律下工作 5000h，水電解堆衰減率≤10μV/h；構(gòu)建復(fù)雜工況下電解堆適應(yīng)性驗(yàn)證平臺(tái)，紋波頻率：100~2000Hz，占比1%~10%可調(diào)，電流階躍響應(yīng)時(shí)間≤20ms，復(fù)現(xiàn)誤差≤1%；建立水電解制氫系統(tǒng)波動(dòng)電源適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 (送審稿) ≥3 項(xiàng)。
1.2 低成本PEM水電解制氫電堆關(guān)鍵材料制備技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)關(guān)鍵材料制備規(guī)模小、單位成本高等制約PEM水電解制氫應(yīng)用和發(fā)展的問(wèn)題，開(kāi)展低成本電解水制氫用關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)與批量化制備技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：研究新型低銥（Ir）基/非Ir基催化劑的設(shè)計(jì)、合成與高一致性批量化制備工藝；研究高電導(dǎo)率、高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的離子交換樹(shù)脂及其增強(qiáng)薄膜的設(shè)計(jì)與制備技術(shù)；研究低成本大面積膜電極涂布及成型工藝；研制適于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)子膜及膜電極制備裝備。
考核指標(biāo)：低Ir催化劑：Ir載量≤0.3mg/cm2，基于膜電極測(cè)試電解電壓 ≥2A/cm2@1.9V@80℃，過(guò)電勢(shì)≤200mV@10mA/cm2，工作1000h后，電勢(shì)衰減≤0.5%；非Ir析氧催化劑：載量≤1.5mg/cm2條件下，膜電極電解電壓≤1.80V@500mA/cm2，過(guò)電勢(shì)≤350mV@10mA/cm2，酸性條件下10000次循環(huán)后過(guò)電勢(shì)衰減≤20mV；質(zhì)子膜：樹(shù)脂交換容量(IEC)≥0.9mmol/g，厚度≤80μm、偏差≤±5%(采樣面積≥300cm2)，質(zhì)子電導(dǎo)率≥0.1S/cm@80℃，拉伸強(qiáng)度≥50MPa、彈性模量≥300MPa(50%RH，25℃)，面向尺寸變化率≤5% （50%RH至100%RH），成本≤2300元/m2；質(zhì)子膜制備裝備：幅寬≥600mm，產(chǎn)能≥10萬(wàn)m2/年；膜電極制備裝備：?jiǎn)纹钚悦娣e≥3000cm2，產(chǎn)能≥10 萬(wàn)m2/年。
1.3 高效大功率堿水電解槽關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與裝備研制(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)堿性電解水制氫大功率、高電流密度、低能耗的需求，研發(fā)大功率堿性水電解制氫關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成技術(shù)，具體內(nèi)容包括：低成本、高活性、長(zhǎng)壽命一體化大面積新型復(fù)合電極設(shè)計(jì)與批量制備技術(shù)，功率波動(dòng)工況下的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性；大面積、低傳質(zhì)阻抗、高親水性、高耐熱性新型非石棉隔膜批量制備技術(shù)；大直徑堿性電解槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成技術(shù)；具有寬功率波動(dòng)適應(yīng)性的電解水制氫成套裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成技術(shù)，寬功率波動(dòng)工況下制氫系統(tǒng)的電-熱-質(zhì)均衡優(yōu)化技術(shù)。
考核指標(biāo)：電解槽額定產(chǎn)氫量≥3000Nm3/h，電極小室電壓≤1.80V@電流密度 5000A/m2；制氫負(fù)荷≥80%額定條件下，電解槽直流電耗≤4.3kWh/Nm3 H2，系統(tǒng)單位能耗≤4.9kWh/Nm3 H2，2000h后電解槽直流電解效率衰減≤0.1%；電解制氫裝備額定功率≥15MW，設(shè)備運(yùn)行壓力可調(diào)范圍≥0.8～1.6MPa，功率可調(diào)范圍≥20～110%的額定功率。
1.4 高電解制氫加CO2制甲醇工程技術(shù)及中試裝備開(kāi)發(fā)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)大規(guī)模氫氣加CO2實(shí)現(xiàn)碳減排的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要，研發(fā)電解制氫加CO2制甲醇工程技術(shù)與中試裝備，具體內(nèi)容包括：構(gòu)筑用于CO2高效催化劑體系；研究H2和CO2在催化劑表面的吸附與活化、失效規(guī)律以及中間物種的 形成和變遷規(guī)律；研究粘結(jié)劑和催化劑成型方式、催化劑強(qiáng)度及孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；開(kāi)發(fā)工業(yè)化規(guī)模的換熱優(yōu)化新型反應(yīng)器及工藝；開(kāi)發(fā)工程化甲醇/水分離關(guān)鍵技術(shù)；開(kāi)發(fā)氫氣加CO2制甲醇成套工藝包，實(shí)現(xiàn)十萬(wàn)噸級(jí)中試。
考核指標(biāo)：催化劑運(yùn)行5000h甲醇收率衰減≤5%；反應(yīng)器：?jiǎn)嗡?guī)?！菔f(wàn)噸，CO2單程轉(zhuǎn)化率≥15%，甲醇選擇性≥90%；有機(jī)相中甲醇含量≥99.5%；編制氫氣加CO2制甲醇十萬(wàn)噸級(jí)優(yōu)化工藝包，提交能耗、全工藝流程核算報(bào)告；建立十萬(wàn)噸級(jí)中試裝置，CO2總轉(zhuǎn)化率≥90%，甲醇總選擇性≥95%，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間≥3000h。
1.5 電解制氫-低溫低壓合成氨關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)發(fā)展可再生能源與低溫低壓合成氨互補(bǔ)融合新路徑，開(kāi)展電解制氫-溫和條件合成氨關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，具體內(nèi)容包括：探索近常壓氫氣和氮?dú)夂铣砂毙聶C(jī)制，研發(fā)低溫低壓高效合成氨的催化新材料和副反應(yīng)的抑制新方法，闡明N≡N鍵活化和N-H鍵形成的催化機(jī)理；研究高性能熱 化學(xué)合成氨催化劑及批量制備技術(shù)；構(gòu)建可再生能源電解水制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨的模擬仿真平臺(tái)，開(kāi)發(fā)互補(bǔ)融合系統(tǒng)的成套新技術(shù)；設(shè)計(jì)并建成萬(wàn)噸級(jí)可再生能源制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗(yàn)證裝置。
考核指標(biāo)：近常壓合成氨催化劑：反應(yīng)溫度≤200℃、反 應(yīng)壓力≤0.2MPa，產(chǎn)氨速率≥100mg.g-1.h-1；低溫低壓條件合成氨催化劑：反應(yīng)溫度≤400℃，反應(yīng)壓力≤7.0MPa、空速≥10000h-1，NH3產(chǎn)率≥15%；可再生能源制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗(yàn)證裝置：可再生能源制氫電解系統(tǒng)≥3MW，合成氨運(yùn)行壓力≤7.0MPa、反應(yīng)溫度≤400℃，氨凈值≥15%，3000h以上連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
1.6 十萬(wàn)噸級(jí)可再生能源電解水制氫合成氨示范工程(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)我國(guó)西南地區(qū)水/光發(fā)電消納困難以及傳統(tǒng)合成氨工藝的碳減排等問(wèn)題，開(kāi)展十萬(wàn)噸級(jí)可再生能源電解水制氫合成氨示范應(yīng)用，具體內(nèi)容包括：研究適應(yīng)可再生能源動(dòng)態(tài)特性的電解水制氫合成氨系統(tǒng)建模與優(yōu)化配置方法；研究適應(yīng)柔性生產(chǎn)的合成氨工藝流程優(yōu)化與調(diào)控；研究適應(yīng)水光互補(bǔ)特性的大規(guī)模電解水制氫系統(tǒng)集成與集群控制技術(shù)；研究源-網(wǎng)-氫-氨互動(dòng)的全系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)；研究計(jì)及電、氫、氨等要素的全方位安全防護(hù)與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制，形成綠氫合成氨相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。
考核指標(biāo)：掌握可再生能源電解水制氫合成氨全工藝環(huán)節(jié)建模技術(shù)，動(dòng)靜態(tài)模型誤差≤5%，開(kāi)發(fā)適應(yīng)柔性生產(chǎn)的合成氨工藝流程仿真分析軟件；建成十萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫合成氨示范工程：綠氫占比100%，合成氨產(chǎn)能≥10萬(wàn)噸/年，產(chǎn)量調(diào)節(jié)范圍50%~100%；電解制氫系統(tǒng)：規(guī)?！?00MW，系統(tǒng)單位能耗≤4.8kWh/Nm3，集群系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍10%~100%，冷啟動(dòng)時(shí)間≤30分鐘，熱啟動(dòng)時(shí)間≤30秒，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速率≥20%/分鐘；可再生能源消納能力≥5億 kWh/年；電網(wǎng)調(diào)峰指令響應(yīng)時(shí)間≤1s；形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(送審稿) ≥5 項(xiàng)。
2.氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配系統(tǒng)
2.1 高密度儲(chǔ)氫材料及其可逆吸/放氫技術(shù)(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)高密度儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用需求，研發(fā)具有高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫量的可逆儲(chǔ)氫材料、批量制備工藝以及示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)，具體內(nèi)容包括：高密度儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)和制備；高密度儲(chǔ)氫材料吸/放氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)；高密度儲(chǔ)氫材料的吸/放氫速率控制；高密度儲(chǔ)氫材料循環(huán)性能的衰減機(jī)制和穩(wěn)定化方案；以高密度儲(chǔ)氫材料為工質(zhì)進(jìn)一步研制示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)，以及釋放氫氣中雜質(zhì)的種類、含量及抑制方法等。
考核指標(biāo)：低于200℃下材料的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度≥9.0%wt.，可逆放氫量≥95%，吸/放氫循環(huán)壽命（50 次）≥90%，儲(chǔ)氫壓力≤7MPa；示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)的吸/放氫速率≥3.0/0.3g H2/min，氫氣純度≥99.99%wt.，雜質(zhì)氣體含量滿足燃料電池用氫氣品質(zhì)GB/T37244-2018要求。
2.2 氫氣液化裝置氫膨脹機(jī)研制(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)液氫規(guī)模化、致密化儲(chǔ)運(yùn)所需的低溫液化系統(tǒng)核心裝備，開(kāi)展氫膨脹機(jī)、低溫氫氣換熱器和正仲氫轉(zhuǎn)化技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：氫液化流程及氫膨脹機(jī)組參數(shù)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)；高效低溫氫膨脹機(jī)設(shè)計(jì)方法；低溫氫膨脹機(jī)變工況與兩相膨脹適應(yīng)性；低溫氫膨脹機(jī)的密封、絕熱技術(shù)與制造工藝和可靠性；大型高效低溫氫氣換熱器設(shè)計(jì)方法與制造工藝；高效正仲氫轉(zhuǎn)化催化劑材料及轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)；液氫儲(chǔ)罐液位在線精密測(cè)量技術(shù)；基于氫氣膨脹機(jī)的氫液化驗(yàn)證裝置。
考核指標(biāo)：研制的氫氣膨脹液化裝置液化能力≥5噸/天，液氫產(chǎn)品仲氫含量（體積分?jǐn)?shù)）≥97%；氫膨脹機(jī)等熵膨脹效率≥80%，啟停壽命≥1000次，連續(xù) 10000h免維護(hù)運(yùn)行；液氫儲(chǔ)罐液位測(cè)量偏差≤0.5%；開(kāi)發(fā)氫液化流程設(shè)計(jì)與仿真軟件，液化量預(yù)測(cè)偏差≤15%；建立國(guó)家/行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（送審稿）。
2.3 車載復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶服役檢測(cè)監(jiān)測(cè)與診斷評(píng)估技術(shù)(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)在用車載復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫氣瓶的服役性能退化問(wèn)題和運(yùn)行維護(hù)需求，開(kāi)展定期檢驗(yàn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：復(fù)合材料層與內(nèi)襯典型損傷的高精度離線掃查、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估技術(shù)；復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)充裝速率監(jiān)測(cè)和氫泄漏感知等技術(shù)；復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶風(fēng)險(xiǎn)早期識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)演化規(guī)律；復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶壽命評(píng)價(jià)與定期檢驗(yàn)方法；開(kāi)發(fā)具有損傷早期識(shí)別、定量評(píng)估、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、安全狀況診斷功能的復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
考核指標(biāo)：建立車載復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫氣瓶定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)與診斷評(píng)估等新技術(shù)方法≥8項(xiàng)；開(kāi)發(fā)定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)、充裝速率監(jiān)測(cè)、泄漏感知相關(guān)裝備≥6套；車載復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶離線掃查系統(tǒng)達(dá)到閉合裂紋檢測(cè)靈敏度≤0.35mm，分層/纖維斷裂面積檢測(cè)靈敏度優(yōu)于φ4mm；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)達(dá)到開(kāi)口裂紋檢測(cè)靈敏度≤0.5mm；壽命預(yù)測(cè)模型誤差＜15%；制修訂復(fù)合材料高壓氣瓶定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)相關(guān)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)≥2項(xiàng)。
2.4 氣氫與液氫容器及管件泄漏、燃燒與爆炸行為分析和材質(zhì)要求(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)對(duì)儲(chǔ)氫裝置在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、加注和使用全鏈條過(guò)程中“耐高壓、高密封及燃爆安全” 等性能的全面需求，開(kāi)展氫容器及管件安全健康診斷方法、失效-泄漏-燃燒-爆炸全過(guò)程災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)演化模型、氫能爆炸時(shí)空演化規(guī)律、安全防護(hù)裝備與應(yīng)急救援研究，具體內(nèi)容包括：研究氫氣泄漏行為的全鏈條表征與評(píng)價(jià)，研究高速碰撞下儲(chǔ)氫裝置的失效破壞模式，提出氣氫及液氫泄漏-擴(kuò)散-爆炸風(fēng)險(xiǎn)全鏈條預(yù)測(cè)評(píng)估模型；研究適用于加氫站、灌裝廠等場(chǎng)景下氫氣燃爆發(fā)展規(guī)律與毀傷機(jī)制，揭示氫容器在典型失效條件下的爆炸判據(jù)和失效特征；提出氫容器燃燒與爆炸防護(hù)基準(zhǔn)策略，研制系列爆炸沖擊防護(hù)材料和隔爆、抑爆材料；研 究?jī)?chǔ)氫及臨氫裝置的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)方法，形成儲(chǔ)氫裝置的全面安全健康診斷方法和具有高燃爆防護(hù)效應(yīng)的儲(chǔ)氫容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；研究氫能爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置部署決策技術(shù)方案及實(shí)現(xiàn)方法，綜合提升氫能爆炸應(yīng)急自救及消防救援能力。
考核指標(biāo)：構(gòu)建氫氣泄漏檢測(cè)及氫氣火焰識(shí)別方法，通風(fēng)或惰性氣體稀釋裝置的快速聯(lián)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間≤1s；建立典型公共場(chǎng)所車載高壓氫氣泄漏擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)誤差≤15%；建立高壓氫泄漏自燃的引發(fā)機(jī)理及判據(jù)，泄漏壓力≤10MPa；揭 示大尺度開(kāi)敞空間氫氣云爆炸傳播特征，超壓預(yù)測(cè)模型精度≥90%；提出氫容器燃燒和爆炸的安全防護(hù)方法，設(shè)計(jì)適用于加氫站和灌裝廠的新型抗燃抗爆氫容器，泄漏爆炸不引起臨 近容器殉爆，爆炸破片速度≥100m/s（動(dòng)能≥900J）不發(fā)生穿 透；提出儲(chǔ)氫裝置安全指標(biāo)體系，建立儲(chǔ)氫裝置運(yùn)行全過(guò)程 健康診斷評(píng)估方法；構(gòu)建加氫站及灌裝廠等典型氫能場(chǎng)景下燃爆風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間≤5min。
2.5 搭載瓶裝氫氣燃料電池汽車轉(zhuǎn)運(yùn)與集中存放技術(shù)與規(guī)范(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：基于燃料電池車輛應(yīng)用中車輛停放、跨地域運(yùn)輸需要，研究車輛帶氫運(yùn)輸、與燃油車混合運(yùn)輸過(guò)程中，在公路隧道、輪船、停車場(chǎng)等封閉、半封閉、開(kāi)放典型場(chǎng)景下，集中運(yùn)輸和停放技術(shù)，具體內(nèi)容包括：研究輪船吊裝過(guò)程、服務(wù)區(qū)和停車廠氫燃料電池汽車停放過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)；研究搭載瓶裝氫氣燃料電池車輛轉(zhuǎn)運(yùn)與集中存放 安全技術(shù)要求；研究停放/運(yùn)輸氫燃料汽車，在典型密閉、半密閉、開(kāi)放場(chǎng)景下，氫氣安全區(qū)間快速識(shí)別監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)價(jià)技術(shù)；研究氫燃料電池汽車高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景安全防范技術(shù)；研究典型場(chǎng)景氫泄漏擴(kuò)散仿真與應(yīng)急救援技術(shù)。
考核指標(biāo)：建立針對(duì)車輛帶氫運(yùn)輸、存放的安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)測(cè)方法，并完成示范應(yīng)用≥5項(xiàng)；形成不同場(chǎng)景下的燃 料電池汽車運(yùn)輸、存放、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿≥2項(xiàng)；建立疊加20至1000輛混合停車場(chǎng)存放或運(yùn)輸?shù)脑诰€監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)1套，氫燃料電池汽車儲(chǔ)氫瓶在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套，覆蓋泄漏、過(guò)載、超溫等主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，形成燃料電池汽車儲(chǔ)氫瓶在線監(jiān)測(cè)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿≥1項(xiàng)。
2.6 中低壓純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)城鎮(zhèn)地區(qū)用氫需求，開(kāi)展中低壓純氫與摻氫（5%-20%）燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：管材中滲氫擴(kuò)散機(jī)理，管材對(duì)純氫/摻氫輸送的 相容性研究，純氫/摻氫輸送架空和埋地管道連接工藝；管道中摻氫傳質(zhì)輸運(yùn)機(jī)理，多級(jí)減壓和調(diào)壓技術(shù)，純氫/摻氫燃?xì)夤茌敼に?，摻氫設(shè)備研發(fā)；純氫/摻氫燃?xì)夤艿篮完P(guān)鍵設(shè)備的安全事故特征和演化規(guī)律研究、完整性管理及應(yīng)急搶修技術(shù)；氫氣分離工藝與設(shè)備研發(fā)及末端增壓技術(shù)；純氫管道輸送試驗(yàn)管線；純氫/摻氫家用燃燒器、換熱器內(nèi)傳熱傳質(zhì)機(jī)理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究、形成家用燃?xì)庠?、家用熱水器及末端增加裝置等試驗(yàn)平臺(tái)。
考核指標(biāo)：形成中低壓純氫/摻氫燃?xì)夤茌敼に囆袠I(yè)/國(guó) 家規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)送審稿 1~2項(xiàng)，研發(fā)流量隨動(dòng)精準(zhǔn)摻氫設(shè)備1套；開(kāi)發(fā)純氫及摻氫燃?xì)夤艿劳暾栽u(píng)估軟件1套；氫氣分離純度≥99.999%；建成純氫管道輸送試驗(yàn)平臺(tái)：管徑≥300mm，最高壓力≤4MPa，長(zhǎng)度≥4km，輸氫總量≥5000噸/年，氣密性試驗(yàn)1.1P下泄漏率＜0.3%/h（試驗(yàn)時(shí)間 24h），材料滿足實(shí)際輸氫工作條件下抗氫脆等要求；進(jìn)戶壓力≥2.0kPa，家用燃?xì)錈崴鳠嵝省?0%，家用燃?xì)湓罹邿嶝?fù)荷≥3.0kW，燃燒煙 氣中的氮氧化物含量≤0.015%；末端增壓裝置增壓至 0.2MPa。
3.氫能便捷改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)
3.1 跨溫區(qū)新型全氟質(zhì)子膜研究(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)燃料電池快速冷啟動(dòng)和系統(tǒng)簡(jiǎn)化需求，設(shè)計(jì)具有跨溫區(qū)工作能力的全氟質(zhì)子聚合物結(jié)構(gòu)，突破其單體合成、聚合、成膜及工程化制造技術(shù)，包括：兼具低溫質(zhì)子傳導(dǎo)能力和高溫穩(wěn)定性的離子聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多元協(xié)同質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)理；全氟離子功能單體的合成及其聚合技術(shù)；寬服役溫度、長(zhǎng)壽命全氟離子聚合物與增強(qiáng)體的高效復(fù)合結(jié)構(gòu)，新型質(zhì)子交換膜成膜工藝及其工程化制造技術(shù)；多元復(fù)合全氟質(zhì)子膜在燃料電池中的應(yīng)用研究。
考核指標(biāo)：全氟質(zhì)子聚合物單體純度≥99%；聚合物分子量≥25 萬(wàn)、交換容量（IEC）≥1.25mmol/g；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≥130℃（在相當(dāng)于 60~120℃、50%RH 工作條件的水合狀態(tài)下）、≥160℃（干態(tài)條件下），聚合物分子量熱分解溫度≥350℃；質(zhì)子交換膜EW≤ 900g/mmol，工作溫度范圍-30~120℃（膜 電極實(shí)際工作條件），電導(dǎo)率≥45S/cm2（60~120℃、50%RH）、 ≥5S/cm（2 -30~0℃，膜電極實(shí)際工作條件），機(jī)械強(qiáng)度≥50MPa，干濕循環(huán)耐久性≥20000次；批量制造厚度偏差≤±1um、成品率≥99%。
3.2 低成本長(zhǎng)壽命堿性膜燃料電池電堆研制(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)低成本基站用不間斷電源需求，突破千瓦級(jí)非鉑堿性膜燃料電池電堆、材料及其組件關(guān)鍵技術(shù)，具體內(nèi)容包括：研究高活性陽(yáng)極非鉑催化劑和陰極非貴金屬催化劑的制備技術(shù)；開(kāi)發(fā)非貴金屬催化電極的高效傳質(zhì)結(jié)構(gòu)與制備技術(shù)；研究≥80℃工況下堿性燃料電池的水管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堿性燃料電池電堆的高性能輸出；研究堿性條件下電解質(zhì)及電極結(jié)構(gòu)對(duì) CO2的敏感性、自由基對(duì)堿性聚電解質(zhì)的攻擊等關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氫氣/空氣條件下堿性燃料電池電堆的長(zhǎng)壽命運(yùn)行。
考核指標(biāo)：氫電極使用非鉑催化劑、氧電極使用非貴金屬催化劑，膜電極中貴金屬催化劑用量≤0.05mg/cm2、氧還原催化劑活性≥0.044A/cm2@0.9VIR-free；堿性膜電導(dǎo)率≥45 S/cm2（25-80℃）、氧傳輸阻力≤10s/cm；堿性膜燃料電池電堆功率≥2kW、功率密度≥1W/cm2，氫氣/空氣操作壽命≥2000h（實(shí) 測(cè)，性能下降≤10%）。
3.3 電站用高效長(zhǎng)壽命膜電極技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)固定式電站對(duì)燃料電池長(zhǎng)壽命和高效率的應(yīng)用需求，開(kāi)展發(fā)電用燃料電池膜電極設(shè)計(jì)、制備及壽命關(guān)鍵技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：膜電極關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散層在發(fā)電工況下的衰減規(guī)律與結(jié)構(gòu)強(qiáng)化技術(shù)，提升膜電極壽命和抗CO能力；突破電站用膜電極催化層低極化和擴(kuò)散層高傳質(zhì)技術(shù)，降低催化劑用量、提升電池能量轉(zhuǎn)化效率和功率密度；突破膜電極高可靠性一次成型封裝結(jié)構(gòu)及其工程化制備技術(shù)，提升膜電極產(chǎn)能、批量制備的一致性和可靠性。
考核指標(biāo)：基于發(fā)電穩(wěn)態(tài)工況，膜電極在額定工作點(diǎn)電壓衰減率≤10%@40000h（實(shí)際測(cè)試 10000h，性能衰減≤2%）；膜電極Pt載量 ≤0.25mg/cm2 ， 性 能 ≥0.80V@0.4A/cm2 、≥0.70V@1.2A/cm2（空氣壓力≤150kPaabs、氫氣 CO@5ppm）；基于高可靠性一次成型封裝結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)的膜電極在設(shè)計(jì)壽命范圍內(nèi)滿足氫氣滲透要求、年產(chǎn)能≥30萬(wàn)片，性能偏差≤20mV （1.2A/cm2工況條件，抽檢樣本≥300 片）；建立涵蓋催化劑、離聚物、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵材料的性能衰減預(yù)測(cè)模型，性能衰減預(yù)測(cè)誤差≤10%。
3.4 住宅用質(zhì)子交換膜燃料電池綜合供能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：綜合考慮質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的產(chǎn)電、產(chǎn)熱特性以及住宅場(chǎng)景的電、熱能需求，開(kāi)展住宅用PEMFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，具體內(nèi)容包括：研究典型住宅場(chǎng)景熱電用能模式與影響因素，以及燃料電池 熱電動(dòng)態(tài)耦合運(yùn)行機(jī)制、能量協(xié)同管控技術(shù)；研究固定式住宅用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)集成優(yōu)化及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)；開(kāi)發(fā)固定式住宅用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵器件及測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)；開(kāi)發(fā)耦合燃料電池的高效余熱回收、蓄熱及電輔熱技術(shù)；研究家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)低成本的自適應(yīng)并網(wǎng)控制器。
考核指標(biāo)：基于管道氫燃料的PEMFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)中 PEMFC 電堆功率密度≥0.8kW/L；系統(tǒng)額定功率≥1kW，峰值發(fā)電效率≥50%，熱電聯(lián)供效率≥85%；住宅熱電需求與燃料 電池?zé)犭娸敵龉β势ヅ涠取?5%，功率控制響應(yīng)時(shí)間≤100ms，實(shí)測(cè)壽命≥7500h，目標(biāo)壽命≥40000h，具備≥5min 抗 200ppm CO 沖擊能力，電流過(guò)載能力≥2 倍@100ms，單一家用電器 沖擊下電壓恢復(fù)時(shí)間≤10ms，電網(wǎng)控制指令響應(yīng)時(shí)間≤2s，滿 足家用電氣安全、電能質(zhì)量等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；萬(wàn)套級(jí)系統(tǒng)成本 ≤5000 元/kW。
3.5 管式固體氧化物燃料電池發(fā)電單元及電堆關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)發(fā)電供能領(lǐng)域?qū)Ω咝?、長(zhǎng)壽命固體氧化物燃料電池的需求，開(kāi)展管式固體氧化物燃料電池用電解質(zhì)膜、單電池、電堆的制備工藝與工程化研究，具體內(nèi)容包括：開(kāi)發(fā)針對(duì)管式結(jié)構(gòu)特征的致密電解質(zhì)膜的制備工藝和生產(chǎn)裝備；研究兼具高輸出功率和高運(yùn)行可靠性的管式單電池的結(jié)構(gòu)及其制造方法；研究管式單電池及電堆模塊的熱、電、應(yīng)力分布規(guī)律，確立管式電堆的組堆方式及熱管理策略；研究運(yùn)行條件對(duì)電堆效率及運(yùn)行壽命的影響規(guī)律，確立管式固體氧化物燃料電池電堆模塊組裝技術(shù)，同時(shí)確立管式電池、電堆的工程化技術(shù)。
考核指標(biāo)：?jiǎn)蝹€(gè)管式電池的空載電壓大于20V，輸出功率密度≥0.4W/cm2，最大輸出功率≥100W，穩(wěn)定運(yùn)行工況下每1000h 的衰減率≤5%；管式電池支撐體平直度≤2L‰，孔隙率≥25%，抗彎強(qiáng)度≥50MPa，外表面孔徑≤50μm；可級(jí)聯(lián)放大的電堆模塊功率≥2.0kW，初始電效率≥55%，冷熱循環(huán) 電效率衰減≤0.2%/次@100次，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間≥1000h（實(shí)測(cè)），電堆預(yù)期壽命≥20000h。
3.6 高精度電堆組裝及成套批量制造裝備技術(shù)(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)車用燃料電池電堆高功率密度、長(zhǎng)壽命、高效批量化制造需求，突破國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵零部件和電堆制造、裝配、活化等關(guān)鍵技術(shù)，具體內(nèi)容包括：膜電極高精度、高效率量產(chǎn)工藝及工程化制造裝備；金屬雙極板高精度成形、高穩(wěn)定性涂層連續(xù)化制備工藝及裝備；電堆組件的高速堆疊、高精準(zhǔn)對(duì)位、差異化組件抓取、自動(dòng)化裝配工藝及裝備；電堆快速活化技術(shù)及裝備，形成電堆及其關(guān)鍵組件的自動(dòng)化、高可靠性批量生產(chǎn)能力。
考核指標(biāo)：工藝研發(fā)對(duì)應(yīng)的電堆產(chǎn)品應(yīng)滿足額定功率≥120kW，支持-30℃低溫啟動(dòng)，壽命≥10000h(峰值功率點(diǎn)電壓下降 20%)；所研制裝備膜電極產(chǎn)能≥10 萬(wàn)平方米/年、批量制造合格率≥99%、批量制造過(guò)程催化劑損耗率≤5%、催化層厚度偏差≤±0.5μm；所研制裝備雙極板產(chǎn)能≥500萬(wàn)片/年，批量制造合格率≥99%，雙極板厚度一致性偏差≤±10μm；所研制裝備電堆組件堆疊節(jié)拍≤2s/片、組件直接對(duì)齊偏差≤±0.08mm、產(chǎn)能≥10000臺(tái)電堆/年，電堆生產(chǎn)過(guò)程能力指數(shù)Cpk≥1.33，活化時(shí)間≤2h；成套工藝裝備輸出電堆樣本的功率偏差≤2%@額定電流，無(wú)故障時(shí)間≥5000h。
4.“氫能萬(wàn)家”綜合示范
4.1 “氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范工程(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)我國(guó)氫的獲取途徑少、加注成本高、利用方式單一的現(xiàn)狀，實(shí)施“氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范工程——選擇富氫地區(qū)，集成氫能和燃料電池創(chuàng)新鏈研發(fā)成果，包括：氫氣純化、電解水制氫、氫氣壓縮、各種儲(chǔ)氫以及不同類型與功率燃料電池驅(qū)動(dòng)的載運(yùn)工具、熱電聯(lián)供、備用電源等技術(shù)，開(kāi)展集成工業(yè)副產(chǎn)氣純化、風(fēng)電/光伏電解水等氫能制取方式，儲(chǔ)罐存氫、管道輸氫、槽車運(yùn)氫、車輛加氫等氫能儲(chǔ)輸方式，車輛燃料電池驅(qū)動(dòng)、社區(qū)燃料電池供能、通訊燃料電池電源等用氫方式的“制-儲(chǔ)-輸-用”綜合驗(yàn)證示范，具體內(nèi)容包括：因地制宜的綠色氫源方案及集成，中低壓純氫管網(wǎng)設(shè)計(jì)、敷設(shè)及對(duì)應(yīng)的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)草案，城市燃?xì)馓烊粴鈸綒浼夹g(shù)、不同 摻氫比例對(duì)終端設(shè)備的影響及對(duì)應(yīng)的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)草案，終端用戶安裝家用燃料電池系統(tǒng)綜合供能及并網(wǎng)技術(shù)實(shí)證及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)氫能驅(qū)動(dòng)的家庭冷熱電聯(lián)供及并網(wǎng)，純氫管道與加氫站銜接適配技術(shù)及加氫母站規(guī)范，高速公路零碳排放的氫能高速服務(wù)區(qū)集成與規(guī)范，既要有效支撐燃料電池 汽車示范應(yīng)用，也要探索出更廣泛的氫能戶用方案，為氫能的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
據(jù)了解，此次征求意見(jiàn)時(shí)間為2021年2月1日至2021年2月21日。本次征求意見(jiàn)指南為“十四五”首批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年第一批部署的任務(wù)，其他研究任務(wù)將于后續(xù)陸續(xù)部署啟動(dòng)。本次征求意見(jiàn)重點(diǎn)針對(duì)指南方向提出的目標(biāo)指標(biāo)和相關(guān)內(nèi)容的合理性、科學(xué)性、先進(jìn)性等方面聽(tīng)取各方意見(jiàn)和建議。
其中“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南建議，總體目標(biāo)是：以能源革命、交通強(qiáng)國(guó)等重大需求為牽引，系統(tǒng)布局氫能的綠色制取、安全致密儲(chǔ)輸和高效利用技術(shù)，貫通基礎(chǔ)前瞻、共性關(guān)鍵、工程應(yīng)用和評(píng)估規(guī)范環(huán)節(jié)，到2025年實(shí)現(xiàn)我國(guó)氫能技術(shù)研發(fā)水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)自主可控，描繪出我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路徑的目標(biāo)愿景。
2021年度指南部署堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、分步實(shí)施、重點(diǎn)突出的原則，擬圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配體系、氫能便捷改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)及 “氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范4個(gè)技術(shù)方向，啟動(dòng)19個(gè)指南任務(wù)。
具體內(nèi)容如下：
1.氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系
1.1 光伏/風(fēng)電等波動(dòng)性電源電解制氫材料和過(guò)程基礎(chǔ)(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)光伏/風(fēng)電等制氫系統(tǒng)應(yīng)用所面臨的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和運(yùn)行可靠性等問(wèn)題，開(kāi)展波動(dòng)電源電解制氫材料和過(guò)程基礎(chǔ)研究，具體內(nèi)容包括：研究復(fù)雜工況下電解制氫系統(tǒng)動(dòng)/靜態(tài)響應(yīng)特性與建模方法；研究復(fù)雜運(yùn)行工況對(duì)電解堆 性能和壽命的影響機(jī)理與提升技術(shù)，包括適應(yīng)波動(dòng)性輸入的電解堆材料/結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；研究新能源富集地區(qū)源/網(wǎng)特征刻畫(huà)方法及模擬技術(shù)，研制電解堆適應(yīng)性驗(yàn)證平臺(tái)；研究高比例新能源電網(wǎng)系統(tǒng)中電解堆適應(yīng)性評(píng)價(jià)和表征方法；研究適應(yīng)復(fù)雜工況的電解制氫系統(tǒng)配置優(yōu)化與過(guò)程控制技術(shù)，研制適應(yīng)波動(dòng)性輸入的長(zhǎng)壽命電解制氫試驗(yàn)裝置。
考核指標(biāo)：電解制氫系統(tǒng)模型動(dòng)靜態(tài)誤差≤10%；研制適應(yīng)波動(dòng)性輸入的水電解制氫試驗(yàn)裝置：水電解堆在額定電流密度1.5A/cm2、額定功率≥100kW、操作壓力≥3.5MPa、產(chǎn)氫純度≥99.99%條件下，5%~200%額定功率范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，在模擬華北、西北、東北等典型新能源富集地區(qū)電網(wǎng)能量平衡規(guī)律下工作 5000h，水電解堆衰減率≤10μV/h；構(gòu)建復(fù)雜工況下電解堆適應(yīng)性驗(yàn)證平臺(tái)，紋波頻率：100~2000Hz，占比1%~10%可調(diào)，電流階躍響應(yīng)時(shí)間≤20ms，復(fù)現(xiàn)誤差≤1%；建立水電解制氫系統(tǒng)波動(dòng)電源適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 (送審稿) ≥3 項(xiàng)。
1.2 低成本PEM水電解制氫電堆關(guān)鍵材料制備技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)關(guān)鍵材料制備規(guī)模小、單位成本高等制約PEM水電解制氫應(yīng)用和發(fā)展的問(wèn)題，開(kāi)展低成本電解水制氫用關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)與批量化制備技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：研究新型低銥（Ir）基/非Ir基催化劑的設(shè)計(jì)、合成與高一致性批量化制備工藝；研究高電導(dǎo)率、高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的離子交換樹(shù)脂及其增強(qiáng)薄膜的設(shè)計(jì)與制備技術(shù)；研究低成本大面積膜電極涂布及成型工藝；研制適于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)子膜及膜電極制備裝備。
考核指標(biāo)：低Ir催化劑：Ir載量≤0.3mg/cm2，基于膜電極測(cè)試電解電壓 ≥2A/cm2@1.9V@80℃，過(guò)電勢(shì)≤200mV@10mA/cm2，工作1000h后，電勢(shì)衰減≤0.5%；非Ir析氧催化劑：載量≤1.5mg/cm2條件下，膜電極電解電壓≤1.80V@500mA/cm2，過(guò)電勢(shì)≤350mV@10mA/cm2，酸性條件下10000次循環(huán)后過(guò)電勢(shì)衰減≤20mV；質(zhì)子膜：樹(shù)脂交換容量(IEC)≥0.9mmol/g，厚度≤80μm、偏差≤±5%(采樣面積≥300cm2)，質(zhì)子電導(dǎo)率≥0.1S/cm@80℃，拉伸強(qiáng)度≥50MPa、彈性模量≥300MPa(50%RH，25℃)，面向尺寸變化率≤5% （50%RH至100%RH），成本≤2300元/m2；質(zhì)子膜制備裝備：幅寬≥600mm，產(chǎn)能≥10萬(wàn)m2/年；膜電極制備裝備：?jiǎn)纹钚悦娣e≥3000cm2，產(chǎn)能≥10 萬(wàn)m2/年。
1.3 高效大功率堿水電解槽關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與裝備研制(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)堿性電解水制氫大功率、高電流密度、低能耗的需求，研發(fā)大功率堿性水電解制氫關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成技術(shù)，具體內(nèi)容包括：低成本、高活性、長(zhǎng)壽命一體化大面積新型復(fù)合電極設(shè)計(jì)與批量制備技術(shù)，功率波動(dòng)工況下的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性；大面積、低傳質(zhì)阻抗、高親水性、高耐熱性新型非石棉隔膜批量制備技術(shù)；大直徑堿性電解槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成技術(shù)；具有寬功率波動(dòng)適應(yīng)性的電解水制氫成套裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)與集成技術(shù)，寬功率波動(dòng)工況下制氫系統(tǒng)的電-熱-質(zhì)均衡優(yōu)化技術(shù)。
考核指標(biāo)：電解槽額定產(chǎn)氫量≥3000Nm3/h，電極小室電壓≤1.80V@電流密度 5000A/m2；制氫負(fù)荷≥80%額定條件下，電解槽直流電耗≤4.3kWh/Nm3 H2，系統(tǒng)單位能耗≤4.9kWh/Nm3 H2，2000h后電解槽直流電解效率衰減≤0.1%；電解制氫裝備額定功率≥15MW，設(shè)備運(yùn)行壓力可調(diào)范圍≥0.8～1.6MPa，功率可調(diào)范圍≥20～110%的額定功率。
1.4 高電解制氫加CO2制甲醇工程技術(shù)及中試裝備開(kāi)發(fā)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)大規(guī)模氫氣加CO2實(shí)現(xiàn)碳減排的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要，研發(fā)電解制氫加CO2制甲醇工程技術(shù)與中試裝備，具體內(nèi)容包括：構(gòu)筑用于CO2高效催化劑體系；研究H2和CO2在催化劑表面的吸附與活化、失效規(guī)律以及中間物種的 形成和變遷規(guī)律；研究粘結(jié)劑和催化劑成型方式、催化劑強(qiáng)度及孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；開(kāi)發(fā)工業(yè)化規(guī)模的換熱優(yōu)化新型反應(yīng)器及工藝；開(kāi)發(fā)工程化甲醇/水分離關(guān)鍵技術(shù)；開(kāi)發(fā)氫氣加CO2制甲醇成套工藝包，實(shí)現(xiàn)十萬(wàn)噸級(jí)中試。
考核指標(biāo)：催化劑運(yùn)行5000h甲醇收率衰減≤5%；反應(yīng)器：?jiǎn)嗡?guī)?！菔f(wàn)噸，CO2單程轉(zhuǎn)化率≥15%，甲醇選擇性≥90%；有機(jī)相中甲醇含量≥99.5%；編制氫氣加CO2制甲醇十萬(wàn)噸級(jí)優(yōu)化工藝包，提交能耗、全工藝流程核算報(bào)告；建立十萬(wàn)噸級(jí)中試裝置，CO2總轉(zhuǎn)化率≥90%，甲醇總選擇性≥95%，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間≥3000h。
1.5 電解制氫-低溫低壓合成氨關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)發(fā)展可再生能源與低溫低壓合成氨互補(bǔ)融合新路徑，開(kāi)展電解制氫-溫和條件合成氨關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，具體內(nèi)容包括：探索近常壓氫氣和氮?dú)夂铣砂毙聶C(jī)制，研發(fā)低溫低壓高效合成氨的催化新材料和副反應(yīng)的抑制新方法，闡明N≡N鍵活化和N-H鍵形成的催化機(jī)理；研究高性能熱 化學(xué)合成氨催化劑及批量制備技術(shù)；構(gòu)建可再生能源電解水制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨的模擬仿真平臺(tái)，開(kāi)發(fā)互補(bǔ)融合系統(tǒng)的成套新技術(shù)；設(shè)計(jì)并建成萬(wàn)噸級(jí)可再生能源制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗(yàn)證裝置。
考核指標(biāo)：近常壓合成氨催化劑：反應(yīng)溫度≤200℃、反 應(yīng)壓力≤0.2MPa，產(chǎn)氨速率≥100mg.g-1.h-1；低溫低壓條件合成氨催化劑：反應(yīng)溫度≤400℃，反應(yīng)壓力≤7.0MPa、空速≥10000h-1，NH3產(chǎn)率≥15%；可再生能源制氫-低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗(yàn)證裝置：可再生能源制氫電解系統(tǒng)≥3MW，合成氨運(yùn)行壓力≤7.0MPa、反應(yīng)溫度≤400℃，氨凈值≥15%，3000h以上連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
1.6 十萬(wàn)噸級(jí)可再生能源電解水制氫合成氨示范工程(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)我國(guó)西南地區(qū)水/光發(fā)電消納困難以及傳統(tǒng)合成氨工藝的碳減排等問(wèn)題，開(kāi)展十萬(wàn)噸級(jí)可再生能源電解水制氫合成氨示范應(yīng)用，具體內(nèi)容包括：研究適應(yīng)可再生能源動(dòng)態(tài)特性的電解水制氫合成氨系統(tǒng)建模與優(yōu)化配置方法；研究適應(yīng)柔性生產(chǎn)的合成氨工藝流程優(yōu)化與調(diào)控；研究適應(yīng)水光互補(bǔ)特性的大規(guī)模電解水制氫系統(tǒng)集成與集群控制技術(shù)；研究源-網(wǎng)-氫-氨互動(dòng)的全系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)；研究計(jì)及電、氫、氨等要素的全方位安全防護(hù)與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制，形成綠氫合成氨相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。
考核指標(biāo)：掌握可再生能源電解水制氫合成氨全工藝環(huán)節(jié)建模技術(shù)，動(dòng)靜態(tài)模型誤差≤5%，開(kāi)發(fā)適應(yīng)柔性生產(chǎn)的合成氨工藝流程仿真分析軟件；建成十萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫合成氨示范工程：綠氫占比100%，合成氨產(chǎn)能≥10萬(wàn)噸/年，產(chǎn)量調(diào)節(jié)范圍50%~100%；電解制氫系統(tǒng)：規(guī)?！?00MW，系統(tǒng)單位能耗≤4.8kWh/Nm3，集群系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍10%~100%，冷啟動(dòng)時(shí)間≤30分鐘，熱啟動(dòng)時(shí)間≤30秒，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速率≥20%/分鐘；可再生能源消納能力≥5億 kWh/年；電網(wǎng)調(diào)峰指令響應(yīng)時(shí)間≤1s；形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(送審稿) ≥5 項(xiàng)。
2.氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配系統(tǒng)
2.1 高密度儲(chǔ)氫材料及其可逆吸/放氫技術(shù)(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)高密度儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用需求，研發(fā)具有高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫量的可逆儲(chǔ)氫材料、批量制備工藝以及示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)，具體內(nèi)容包括：高密度儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)和制備；高密度儲(chǔ)氫材料吸/放氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)；高密度儲(chǔ)氫材料的吸/放氫速率控制；高密度儲(chǔ)氫材料循環(huán)性能的衰減機(jī)制和穩(wěn)定化方案；以高密度儲(chǔ)氫材料為工質(zhì)進(jìn)一步研制示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)，以及釋放氫氣中雜質(zhì)的種類、含量及抑制方法等。
考核指標(biāo)：低于200℃下材料的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度≥9.0%wt.，可逆放氫量≥95%，吸/放氫循環(huán)壽命（50 次）≥90%，儲(chǔ)氫壓力≤7MPa；示范儲(chǔ)氫系統(tǒng)的吸/放氫速率≥3.0/0.3g H2/min，氫氣純度≥99.99%wt.，雜質(zhì)氣體含量滿足燃料電池用氫氣品質(zhì)GB/T37244-2018要求。
2.2 氫氣液化裝置氫膨脹機(jī)研制(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)液氫規(guī)模化、致密化儲(chǔ)運(yùn)所需的低溫液化系統(tǒng)核心裝備，開(kāi)展氫膨脹機(jī)、低溫氫氣換熱器和正仲氫轉(zhuǎn)化技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：氫液化流程及氫膨脹機(jī)組參數(shù)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)；高效低溫氫膨脹機(jī)設(shè)計(jì)方法；低溫氫膨脹機(jī)變工況與兩相膨脹適應(yīng)性；低溫氫膨脹機(jī)的密封、絕熱技術(shù)與制造工藝和可靠性；大型高效低溫氫氣換熱器設(shè)計(jì)方法與制造工藝；高效正仲氫轉(zhuǎn)化催化劑材料及轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)；液氫儲(chǔ)罐液位在線精密測(cè)量技術(shù)；基于氫氣膨脹機(jī)的氫液化驗(yàn)證裝置。
考核指標(biāo)：研制的氫氣膨脹液化裝置液化能力≥5噸/天，液氫產(chǎn)品仲氫含量（體積分?jǐn)?shù)）≥97%；氫膨脹機(jī)等熵膨脹效率≥80%，啟停壽命≥1000次，連續(xù) 10000h免維護(hù)運(yùn)行；液氫儲(chǔ)罐液位測(cè)量偏差≤0.5%；開(kāi)發(fā)氫液化流程設(shè)計(jì)與仿真軟件，液化量預(yù)測(cè)偏差≤15%；建立國(guó)家/行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（送審稿）。
2.3 車載復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶服役檢測(cè)監(jiān)測(cè)與診斷評(píng)估技術(shù)(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)在用車載復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫氣瓶的服役性能退化問(wèn)題和運(yùn)行維護(hù)需求，開(kāi)展定期檢驗(yàn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：復(fù)合材料層與內(nèi)襯典型損傷的高精度離線掃查、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估技術(shù)；復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)充裝速率監(jiān)測(cè)和氫泄漏感知等技術(shù)；復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶風(fēng)險(xiǎn)早期識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)演化規(guī)律；復(fù)合材料儲(chǔ)氫瓶壽命評(píng)價(jià)與定期檢驗(yàn)方法；開(kāi)發(fā)具有損傷早期識(shí)別、定量評(píng)估、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、安全狀況診斷功能的復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
考核指標(biāo)：建立車載復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫氣瓶定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)與診斷評(píng)估等新技術(shù)方法≥8項(xiàng)；開(kāi)發(fā)定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)、充裝速率監(jiān)測(cè)、泄漏感知相關(guān)裝備≥6套；車載復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶離線掃查系統(tǒng)達(dá)到閉合裂紋檢測(cè)靈敏度≤0.35mm，分層/纖維斷裂面積檢測(cè)靈敏度優(yōu)于φ4mm；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)達(dá)到開(kāi)口裂紋檢測(cè)靈敏度≤0.5mm；壽命預(yù)測(cè)模型誤差＜15%；制修訂復(fù)合材料高壓氣瓶定期檢驗(yàn)、在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)相關(guān)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)≥2項(xiàng)。
2.4 氣氫與液氫容器及管件泄漏、燃燒與爆炸行為分析和材質(zhì)要求(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)對(duì)儲(chǔ)氫裝置在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、加注和使用全鏈條過(guò)程中“耐高壓、高密封及燃爆安全” 等性能的全面需求，開(kāi)展氫容器及管件安全健康診斷方法、失效-泄漏-燃燒-爆炸全過(guò)程災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)演化模型、氫能爆炸時(shí)空演化規(guī)律、安全防護(hù)裝備與應(yīng)急救援研究，具體內(nèi)容包括：研究氫氣泄漏行為的全鏈條表征與評(píng)價(jià)，研究高速碰撞下儲(chǔ)氫裝置的失效破壞模式，提出氣氫及液氫泄漏-擴(kuò)散-爆炸風(fēng)險(xiǎn)全鏈條預(yù)測(cè)評(píng)估模型；研究適用于加氫站、灌裝廠等場(chǎng)景下氫氣燃爆發(fā)展規(guī)律與毀傷機(jī)制，揭示氫容器在典型失效條件下的爆炸判據(jù)和失效特征；提出氫容器燃燒與爆炸防護(hù)基準(zhǔn)策略，研制系列爆炸沖擊防護(hù)材料和隔爆、抑爆材料；研 究?jī)?chǔ)氫及臨氫裝置的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)方法，形成儲(chǔ)氫裝置的全面安全健康診斷方法和具有高燃爆防護(hù)效應(yīng)的儲(chǔ)氫容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；研究氫能爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置部署決策技術(shù)方案及實(shí)現(xiàn)方法，綜合提升氫能爆炸應(yīng)急自救及消防救援能力。
考核指標(biāo)：構(gòu)建氫氣泄漏檢測(cè)及氫氣火焰識(shí)別方法，通風(fēng)或惰性氣體稀釋裝置的快速聯(lián)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間≤1s；建立典型公共場(chǎng)所車載高壓氫氣泄漏擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)誤差≤15%；建立高壓氫泄漏自燃的引發(fā)機(jī)理及判據(jù)，泄漏壓力≤10MPa；揭 示大尺度開(kāi)敞空間氫氣云爆炸傳播特征，超壓預(yù)測(cè)模型精度≥90%；提出氫容器燃燒和爆炸的安全防護(hù)方法，設(shè)計(jì)適用于加氫站和灌裝廠的新型抗燃抗爆氫容器，泄漏爆炸不引起臨 近容器殉爆，爆炸破片速度≥100m/s（動(dòng)能≥900J）不發(fā)生穿 透；提出儲(chǔ)氫裝置安全指標(biāo)體系，建立儲(chǔ)氫裝置運(yùn)行全過(guò)程 健康診斷評(píng)估方法；構(gòu)建加氫站及灌裝廠等典型氫能場(chǎng)景下燃爆風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間≤5min。
2.5 搭載瓶裝氫氣燃料電池汽車轉(zhuǎn)運(yùn)與集中存放技術(shù)與規(guī)范(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：基于燃料電池車輛應(yīng)用中車輛停放、跨地域運(yùn)輸需要，研究車輛帶氫運(yùn)輸、與燃油車混合運(yùn)輸過(guò)程中，在公路隧道、輪船、停車場(chǎng)等封閉、半封閉、開(kāi)放典型場(chǎng)景下，集中運(yùn)輸和停放技術(shù)，具體內(nèi)容包括：研究輪船吊裝過(guò)程、服務(wù)區(qū)和停車廠氫燃料電池汽車停放過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)；研究搭載瓶裝氫氣燃料電池車輛轉(zhuǎn)運(yùn)與集中存放 安全技術(shù)要求；研究停放/運(yùn)輸氫燃料汽車，在典型密閉、半密閉、開(kāi)放場(chǎng)景下，氫氣安全區(qū)間快速識(shí)別監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)價(jià)技術(shù)；研究氫燃料電池汽車高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景安全防范技術(shù)；研究典型場(chǎng)景氫泄漏擴(kuò)散仿真與應(yīng)急救援技術(shù)。
考核指標(biāo)：建立針對(duì)車輛帶氫運(yùn)輸、存放的安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)測(cè)方法，并完成示范應(yīng)用≥5項(xiàng)；形成不同場(chǎng)景下的燃 料電池汽車運(yùn)輸、存放、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿≥2項(xiàng)；建立疊加20至1000輛混合停車場(chǎng)存放或運(yùn)輸?shù)脑诰€監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)1套，氫燃料電池汽車儲(chǔ)氫瓶在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套，覆蓋泄漏、過(guò)載、超溫等主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，形成燃料電池汽車儲(chǔ)氫瓶在線監(jiān)測(cè)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿≥1項(xiàng)。
2.6 中低壓純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)城鎮(zhèn)地區(qū)用氫需求，開(kāi)展中低壓純氫與摻氫（5%-20%）燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：管材中滲氫擴(kuò)散機(jī)理，管材對(duì)純氫/摻氫輸送的 相容性研究，純氫/摻氫輸送架空和埋地管道連接工藝；管道中摻氫傳質(zhì)輸運(yùn)機(jī)理，多級(jí)減壓和調(diào)壓技術(shù)，純氫/摻氫燃?xì)夤茌敼に?，摻氫設(shè)備研發(fā)；純氫/摻氫燃?xì)夤艿篮完P(guān)鍵設(shè)備的安全事故特征和演化規(guī)律研究、完整性管理及應(yīng)急搶修技術(shù)；氫氣分離工藝與設(shè)備研發(fā)及末端增壓技術(shù)；純氫管道輸送試驗(yàn)管線；純氫/摻氫家用燃燒器、換熱器內(nèi)傳熱傳質(zhì)機(jī)理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究、形成家用燃?xì)庠?、家用熱水器及末端增加裝置等試驗(yàn)平臺(tái)。
考核指標(biāo)：形成中低壓純氫/摻氫燃?xì)夤茌敼に囆袠I(yè)/國(guó) 家規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)送審稿 1~2項(xiàng)，研發(fā)流量隨動(dòng)精準(zhǔn)摻氫設(shè)備1套；開(kāi)發(fā)純氫及摻氫燃?xì)夤艿劳暾栽u(píng)估軟件1套；氫氣分離純度≥99.999%；建成純氫管道輸送試驗(yàn)平臺(tái)：管徑≥300mm，最高壓力≤4MPa，長(zhǎng)度≥4km，輸氫總量≥5000噸/年，氣密性試驗(yàn)1.1P下泄漏率＜0.3%/h（試驗(yàn)時(shí)間 24h），材料滿足實(shí)際輸氫工作條件下抗氫脆等要求；進(jìn)戶壓力≥2.0kPa，家用燃?xì)錈崴鳠嵝省?0%，家用燃?xì)湓罹邿嶝?fù)荷≥3.0kW，燃燒煙 氣中的氮氧化物含量≤0.015%；末端增壓裝置增壓至 0.2MPa。
3.氫能便捷改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)
3.1 跨溫區(qū)新型全氟質(zhì)子膜研究(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)燃料電池快速冷啟動(dòng)和系統(tǒng)簡(jiǎn)化需求，設(shè)計(jì)具有跨溫區(qū)工作能力的全氟質(zhì)子聚合物結(jié)構(gòu)，突破其單體合成、聚合、成膜及工程化制造技術(shù)，包括：兼具低溫質(zhì)子傳導(dǎo)能力和高溫穩(wěn)定性的離子聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多元協(xié)同質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)理；全氟離子功能單體的合成及其聚合技術(shù)；寬服役溫度、長(zhǎng)壽命全氟離子聚合物與增強(qiáng)體的高效復(fù)合結(jié)構(gòu)，新型質(zhì)子交換膜成膜工藝及其工程化制造技術(shù)；多元復(fù)合全氟質(zhì)子膜在燃料電池中的應(yīng)用研究。
考核指標(biāo)：全氟質(zhì)子聚合物單體純度≥99%；聚合物分子量≥25 萬(wàn)、交換容量（IEC）≥1.25mmol/g；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≥130℃（在相當(dāng)于 60~120℃、50%RH 工作條件的水合狀態(tài)下）、≥160℃（干態(tài)條件下），聚合物分子量熱分解溫度≥350℃；質(zhì)子交換膜EW≤ 900g/mmol，工作溫度范圍-30~120℃（膜 電極實(shí)際工作條件），電導(dǎo)率≥45S/cm2（60~120℃、50%RH）、 ≥5S/cm（2 -30~0℃，膜電極實(shí)際工作條件），機(jī)械強(qiáng)度≥50MPa，干濕循環(huán)耐久性≥20000次；批量制造厚度偏差≤±1um、成品率≥99%。
3.2 低成本長(zhǎng)壽命堿性膜燃料電池電堆研制(基礎(chǔ)研究類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)低成本基站用不間斷電源需求，突破千瓦級(jí)非鉑堿性膜燃料電池電堆、材料及其組件關(guān)鍵技術(shù)，具體內(nèi)容包括：研究高活性陽(yáng)極非鉑催化劑和陰極非貴金屬催化劑的制備技術(shù)；開(kāi)發(fā)非貴金屬催化電極的高效傳質(zhì)結(jié)構(gòu)與制備技術(shù)；研究≥80℃工況下堿性燃料電池的水管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堿性燃料電池電堆的高性能輸出；研究堿性條件下電解質(zhì)及電極結(jié)構(gòu)對(duì) CO2的敏感性、自由基對(duì)堿性聚電解質(zhì)的攻擊等關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氫氣/空氣條件下堿性燃料電池電堆的長(zhǎng)壽命運(yùn)行。
考核指標(biāo)：氫電極使用非鉑催化劑、氧電極使用非貴金屬催化劑，膜電極中貴金屬催化劑用量≤0.05mg/cm2、氧還原催化劑活性≥0.044A/cm2@0.9VIR-free；堿性膜電導(dǎo)率≥45 S/cm2（25-80℃）、氧傳輸阻力≤10s/cm；堿性膜燃料電池電堆功率≥2kW、功率密度≥1W/cm2，氫氣/空氣操作壽命≥2000h（實(shí) 測(cè)，性能下降≤10%）。
3.3 電站用高效長(zhǎng)壽命膜電極技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)固定式電站對(duì)燃料電池長(zhǎng)壽命和高效率的應(yīng)用需求，開(kāi)展發(fā)電用燃料電池膜電極設(shè)計(jì)、制備及壽命關(guān)鍵技術(shù)研究，具體內(nèi)容包括：膜電極關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散層在發(fā)電工況下的衰減規(guī)律與結(jié)構(gòu)強(qiáng)化技術(shù)，提升膜電極壽命和抗CO能力；突破電站用膜電極催化層低極化和擴(kuò)散層高傳質(zhì)技術(shù)，降低催化劑用量、提升電池能量轉(zhuǎn)化效率和功率密度；突破膜電極高可靠性一次成型封裝結(jié)構(gòu)及其工程化制備技術(shù)，提升膜電極產(chǎn)能、批量制備的一致性和可靠性。
考核指標(biāo)：基于發(fā)電穩(wěn)態(tài)工況，膜電極在額定工作點(diǎn)電壓衰減率≤10%@40000h（實(shí)際測(cè)試 10000h，性能衰減≤2%）；膜電極Pt載量 ≤0.25mg/cm2 ， 性 能 ≥0.80V@0.4A/cm2 、≥0.70V@1.2A/cm2（空氣壓力≤150kPaabs、氫氣 CO@5ppm）；基于高可靠性一次成型封裝結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)的膜電極在設(shè)計(jì)壽命范圍內(nèi)滿足氫氣滲透要求、年產(chǎn)能≥30萬(wàn)片，性能偏差≤20mV （1.2A/cm2工況條件，抽檢樣本≥300 片）；建立涵蓋催化劑、離聚物、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵材料的性能衰減預(yù)測(cè)模型，性能衰減預(yù)測(cè)誤差≤10%。
3.4 住宅用質(zhì)子交換膜燃料電池綜合供能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：綜合考慮質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的產(chǎn)電、產(chǎn)熱特性以及住宅場(chǎng)景的電、熱能需求，開(kāi)展住宅用PEMFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，具體內(nèi)容包括：研究典型住宅場(chǎng)景熱電用能模式與影響因素，以及燃料電池 熱電動(dòng)態(tài)耦合運(yùn)行機(jī)制、能量協(xié)同管控技術(shù)；研究固定式住宅用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)集成優(yōu)化及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)；開(kāi)發(fā)固定式住宅用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵器件及測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)；開(kāi)發(fā)耦合燃料電池的高效余熱回收、蓄熱及電輔熱技術(shù)；研究家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)低成本的自適應(yīng)并網(wǎng)控制器。
考核指標(biāo)：基于管道氫燃料的PEMFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)中 PEMFC 電堆功率密度≥0.8kW/L；系統(tǒng)額定功率≥1kW，峰值發(fā)電效率≥50%，熱電聯(lián)供效率≥85%；住宅熱電需求與燃料 電池?zé)犭娸敵龉β势ヅ涠取?5%，功率控制響應(yīng)時(shí)間≤100ms，實(shí)測(cè)壽命≥7500h，目標(biāo)壽命≥40000h，具備≥5min 抗 200ppm CO 沖擊能力，電流過(guò)載能力≥2 倍@100ms，單一家用電器 沖擊下電壓恢復(fù)時(shí)間≤10ms，電網(wǎng)控制指令響應(yīng)時(shí)間≤2s，滿 足家用電氣安全、電能質(zhì)量等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；萬(wàn)套級(jí)系統(tǒng)成本 ≤5000 元/kW。
3.5 管式固體氧化物燃料電池發(fā)電單元及電堆關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)發(fā)電供能領(lǐng)域?qū)Ω咝?、長(zhǎng)壽命固體氧化物燃料電池的需求，開(kāi)展管式固體氧化物燃料電池用電解質(zhì)膜、單電池、電堆的制備工藝與工程化研究，具體內(nèi)容包括：開(kāi)發(fā)針對(duì)管式結(jié)構(gòu)特征的致密電解質(zhì)膜的制備工藝和生產(chǎn)裝備；研究兼具高輸出功率和高運(yùn)行可靠性的管式單電池的結(jié)構(gòu)及其制造方法；研究管式單電池及電堆模塊的熱、電、應(yīng)力分布規(guī)律，確立管式電堆的組堆方式及熱管理策略；研究運(yùn)行條件對(duì)電堆效率及運(yùn)行壽命的影響規(guī)律，確立管式固體氧化物燃料電池電堆模塊組裝技術(shù)，同時(shí)確立管式電池、電堆的工程化技術(shù)。
考核指標(biāo)：?jiǎn)蝹€(gè)管式電池的空載電壓大于20V，輸出功率密度≥0.4W/cm2，最大輸出功率≥100W，穩(wěn)定運(yùn)行工況下每1000h 的衰減率≤5%；管式電池支撐體平直度≤2L‰，孔隙率≥25%，抗彎強(qiáng)度≥50MPa，外表面孔徑≤50μm；可級(jí)聯(lián)放大的電堆模塊功率≥2.0kW，初始電效率≥55%，冷熱循環(huán) 電效率衰減≤0.2%/次@100次，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間≥1000h（實(shí)測(cè)），電堆預(yù)期壽命≥20000h。
3.6 高精度電堆組裝及成套批量制造裝備技術(shù)(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)車用燃料電池電堆高功率密度、長(zhǎng)壽命、高效批量化制造需求，突破國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵零部件和電堆制造、裝配、活化等關(guān)鍵技術(shù)，具體內(nèi)容包括：膜電極高精度、高效率量產(chǎn)工藝及工程化制造裝備；金屬雙極板高精度成形、高穩(wěn)定性涂層連續(xù)化制備工藝及裝備；電堆組件的高速堆疊、高精準(zhǔn)對(duì)位、差異化組件抓取、自動(dòng)化裝配工藝及裝備；電堆快速活化技術(shù)及裝備，形成電堆及其關(guān)鍵組件的自動(dòng)化、高可靠性批量生產(chǎn)能力。
考核指標(biāo)：工藝研發(fā)對(duì)應(yīng)的電堆產(chǎn)品應(yīng)滿足額定功率≥120kW，支持-30℃低溫啟動(dòng)，壽命≥10000h(峰值功率點(diǎn)電壓下降 20%)；所研制裝備膜電極產(chǎn)能≥10 萬(wàn)平方米/年、批量制造合格率≥99%、批量制造過(guò)程催化劑損耗率≤5%、催化層厚度偏差≤±0.5μm；所研制裝備雙極板產(chǎn)能≥500萬(wàn)片/年，批量制造合格率≥99%，雙極板厚度一致性偏差≤±10μm；所研制裝備電堆組件堆疊節(jié)拍≤2s/片、組件直接對(duì)齊偏差≤±0.08mm、產(chǎn)能≥10000臺(tái)電堆/年，電堆生產(chǎn)過(guò)程能力指數(shù)Cpk≥1.33，活化時(shí)間≤2h；成套工藝裝備輸出電堆樣本的功率偏差≤2%@額定電流，無(wú)故障時(shí)間≥5000h。
4.“氫能萬(wàn)家”綜合示范
4.1 “氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范工程(應(yīng)用示范類)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)我國(guó)氫的獲取途徑少、加注成本高、利用方式單一的現(xiàn)狀，實(shí)施“氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范工程——選擇富氫地區(qū)，集成氫能和燃料電池創(chuàng)新鏈研發(fā)成果，包括：氫氣純化、電解水制氫、氫氣壓縮、各種儲(chǔ)氫以及不同類型與功率燃料電池驅(qū)動(dòng)的載運(yùn)工具、熱電聯(lián)供、備用電源等技術(shù)，開(kāi)展集成工業(yè)副產(chǎn)氣純化、風(fēng)電/光伏電解水等氫能制取方式，儲(chǔ)罐存氫、管道輸氫、槽車運(yùn)氫、車輛加氫等氫能儲(chǔ)輸方式，車輛燃料電池驅(qū)動(dòng)、社區(qū)燃料電池供能、通訊燃料電池電源等用氫方式的“制-儲(chǔ)-輸-用”綜合驗(yàn)證示范，具體內(nèi)容包括：因地制宜的綠色氫源方案及集成，中低壓純氫管網(wǎng)設(shè)計(jì)、敷設(shè)及對(duì)應(yīng)的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)草案，城市燃?xì)馓烊粴鈸綒浼夹g(shù)、不同 摻氫比例對(duì)終端設(shè)備的影響及對(duì)應(yīng)的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)草案，終端用戶安裝家用燃料電池系統(tǒng)綜合供能及并網(wǎng)技術(shù)實(shí)證及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)氫能驅(qū)動(dòng)的家庭冷熱電聯(lián)供及并網(wǎng)，純氫管道與加氫站銜接適配技術(shù)及加氫母站規(guī)范，高速公路零碳排放的氫能高速服務(wù)區(qū)集成與規(guī)范，既要有效支撐燃料電池 汽車示范應(yīng)用，也要探索出更廣泛的氫能戶用方案，為氫能的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
考核指標(biāo)：綜合示范工程涵蓋范圍：跨城際、城鎮(zhèn)、城鄉(xiāng)，制氫能力≥20噸/天、驗(yàn)證期內(nèi)氫氣累計(jì)使用量≥1萬(wàn)噸，中低壓純氫管網(wǎng)建設(shè)≥100km、部署≥15 座加氫站、高速公路 零碳?xì)淠芊?wù)區(qū)≥2 個(gè)，氫能社區(qū)應(yīng)用覆蓋≥10萬(wàn)戶、燃料電 池?zé)犭娐?lián)供裝機(jī)≥1萬(wàn)戶，支撐燃料電池車輛≥3000 輛的驗(yàn)證運(yùn)行；建成覆蓋氫能“制-儲(chǔ)-輸-用”綜合驗(yàn)證示范的數(shù)據(jù)監(jiān)控與優(yōu)化云平臺(tái)，制訂地方/行業(yè)/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范≥20 項(xiàng)。
來(lái)源：氫能觀察