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确定10个氢能重点研发项目,日本发布《氢能和燃料电池技术开发战略》

时间:  2019-11-28 10:05  来源:  中国科学院先进能源情报   作者:  网络转载

2019年9月18日,日本政府出台了《氢能与燃料电池技术开发战略》,确定了燃料电池、氢能供应链、电解水产氢3大技术领域10个重点研发项目的优先研发事项。从2017年12月,日本制定《氢能基本战略》从战略层面设定了氢能的中长期发展目标;到2019年3月,日本更新《氢能与燃料电池战略路线图》提出到2030年的技术性能、成本目标;再到此次出台的技术开发战略,日本从战略到战术再到具体项目执行层面稳步推进氢能和燃料电池的技术发展与应用。技术开发战略具体内容如下:

一、燃料电池技术领域

1、车用燃料电池

开发低铂含量催化剂,非铂催化剂;高质子导电性、低气体渗透性和高耐久性的电解质膜开发;开发低电阻率、高孔隙率的气体扩散层,提高气体扩散性;低成本、高耐久性隔膜开发;开发能够在低温环境中保持性能的催化剂、载体、电解质膜等;开发能够在极端环境下运行的燃料电池及其组件。

2、固定式燃料电池

开发发电效率超过65%的燃料电池堆和系统;提高电池堆的耐久时间(13万小时以上)和缩短启动时间;提高电池系统燃料的利用率;开发适应多样化燃料(如沼气)的电池堆;燃料电池构成部件连续制造工艺的技术开发;燃料电池能源管理系统的开发;燃料电池系统加速老化试验和模型的建立。

3、辅助设备(如储氢罐)

减少移动式氢气存储罐中碳纤维的使用数量,提高容器制造工艺效率;与燃料电池系统有关的辅助设备的系统优化和低成本开发技术;除汽车以外的燃料电池应用技术开发。

二、氢能供应链技术领域

1、大规模制氢

提升利用褐煤气化产氢效率,以降低成本;水电解产氢装置的放大技术。

2、氢气存储运输技术

提高氢液化的效率;低温氢气压缩机的开发;用于氢能发电的氢冷升压泵的开发;装载臂的大型化、低成本技术开发;开发与氢气海上输送及陆地存储适应的绝热系统;在极端低温情况下的材料开发及评价技术;提高氢化/脱氢催化剂性能并降低甲苯含量;利用废热实现低成本、低碳化的制氢工艺。

3、氢能发电

开发与环境性(低氮氧化物)和氢燃烧特性相对应的、实现高效率发电的燃烧器;利用来自发电设施的废热,提高从诸如氨之类的氢载体进行脱氢反应的效率并降低成本。

4、加氢站

通过远程监控对加氢站运行进行无人化管理;获取通用金属材料的储氢特性数据;开发延长蓄压器寿命和新的检查方法;进一步提高软管和密封材料的耐用性;开发新的填充协议(缓和氢供给温度等);基于通用数据的分析结果,将加氢站各设备的规格和控制方法标准化;高效率、低成本压缩机研究;液态氢气压缩泵的开发;容量大且重量轻的容器开发;容量大、耐久度强的储氢材料开发和生产技术的确立。

三、电解水产氢技术领域

1、电解水产氢技术

(1)质子交换膜电解水装置。提高电流密度(A/cm2);降低能源消耗量(kWh/Nm3);降低设备成本(日元/kW);降低维护成本(日元/(Nm3/h)/年);降低劣化率(%/1000小时);降低催化剂的金属使用量(mg/W);提高负荷变动时的电极耐久性(固体氧化物电解单元)。

(2)碱性固体阴离子交换膜电解水装置。阐明电解质材料和催化剂材料劣化机理并提高耐久性;提高电池堆效率和耐久性。

(3)固体氧化物燃料电池。提高单元电池堆栈的耐久性;低成本电池堆栈开发技术。

(4)通用的水电解技术。水电解反应分析及性能评价等基础技术的开发;包括水电解装置在内的系统优化;提高甲烷化装置的效率,降低成本和提高耐用性。

2、产业应用

对无二氧化碳排放的氢气燃料作为替代能源的经济合理性开展探讨;探索炼钢过程中氢利用潜力;挖掘在现有管道中注入和利用氢气的潜力。

3、新型光解水产氢技术开发

高效率的水电解;人工光合作用、用于提升氢气纯化精度的高性能氢气分离渗透膜研发;创 新的高效率氢液化机开发;长寿命液氢存储材料开发;低成本高效的创新能源载体开发;小型、高效率、高可靠性、低成本燃料电池的革新技术开发;利用氢和二氧化碳合成化学品方法开发。
 

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