5月11日，科技部發(fā)布國家重點研發(fā)計劃“信息光子技術(shù)”等“十四五”重點專項2021年度項目申報指南的通知。其中附件5為“氫能技術(shù)”重點專項2021年度項目申報指南。

　　以下為原文

“氫能技術(shù)”重點專項2021年度項目申報指南

　　為落實“十四五”期間國家科技創(chuàng)新有關(guān)部署安排，國家重點研發(fā)計劃啟動實施“氫能技術(shù)”重點專項。根據(jù)本重點專項實施方案的部署，現(xiàn)發(fā)布2021年度項目申報指南。

　　本重點專項總體目標是：以能源革命、交通強國等重大需求為牽引，系統(tǒng)布局氫能綠色制取、安全致密儲輸和高效利用技術(shù)，貫通基礎(chǔ)前瞻、共性關(guān)鍵、工程應(yīng)用和評估規(guī)范環(huán)節(jié)，到2025年實現(xiàn)我國氫能技術(shù)研發(fā)水平進入國際先進行列。

　　2021年度指南部署堅持問題導(dǎo)向、分步實施、重點突出的原則，圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質(zhì)與高效動力系統(tǒng)及“氫進萬家”綜合示范等4個技術(shù)方向，按照基礎(chǔ)前沿技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、示范應(yīng)用，擬啟動18個項目，擬安排國撥經(jīng)費7.95億元。其中，圍繞氫能安全存儲與快速輸配體系技術(shù)方向，擬部署1個青年科學(xué)家課題，課題擬安排國撥經(jīng)費不超過500萬元。

　　項目統(tǒng)一按指南二級標題（如1.1）的研究方向申報。每個項目擬支持數(shù)為1~2項，實施周期不超過4年。申報項目的研究內(nèi)容必須涵蓋二級標題下指南所列的全部研究內(nèi)容和考核指標?；A(chǔ)研究類項目下設(shè)課題數(shù)不超過4個，項目參與單位總數(shù)不超過6家，共性關(guān)鍵技術(shù)類和示范應(yīng)用類項目下設(shè)課題數(shù)不超過5個，項目參與單位總數(shù)不超過10家。項目設(shè)1名負責人，每個課題設(shè)1名負責人。

　　項目下設(shè)青年科學(xué)家課題的（項目名稱后有標注），青年科學(xué)家課題負責人及課題參與人員年齡要求，男性應(yīng)為1983年1月1日以后出生，女性應(yīng)為1981年1月1日以后出生。

　　指南中“擬支持數(shù)為1~2項”是指：在同一研究方向下，當出現(xiàn)申報項目評審結(jié)果前兩位評價相近、技術(shù)路線明顯不同的情況時，可同時支持這2個項目。2個項目將采取分兩個階段支持的方式。第一階段完成后將對2個項目執(zhí)行情況進行評估，根據(jù)評估結(jié)果確定后續(xù)支持方式。

　　1.氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系

　　1.1光伏/礎(chǔ)風(fēng)電等波動性電源電解制氫材料和過程基礎(chǔ)（基礎(chǔ)前沿技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對光伏/風(fēng)電等制氫系統(tǒng)應(yīng)用所面臨的動態(tài)適應(yīng)性和運行可靠性等問題，開展波動電源電解制氫材料和過程基礎(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/靜態(tài)響應(yīng)特性與建模方法；研究復(fù)雜運行工況對電解堆性能和壽命的影響機理與提升技術(shù)，包括適應(yīng)波動性輸入的電解堆材料/結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化；研究新能源富集地區(qū)源/網(wǎng)特征刻畫方法及模擬技術(shù)，研制電解堆及系統(tǒng)的適應(yīng)性驗證平臺；研究高比例新能源電網(wǎng)系統(tǒng)中電解堆及系統(tǒng)的適應(yīng)性評價和表征方法；研究適應(yīng)復(fù)雜工況的電解制氫系統(tǒng)配置優(yōu)化與過程控制技術(shù)，研制適應(yīng)波動性輸入的長壽命電解制氫試驗裝置。

　　考核指標：電解制氫系統(tǒng)模型動靜態(tài)誤差≤10%；研制適應(yīng)波動性輸入的水電解制氫試驗系統(tǒng)，其中電解堆：額定電流密度1.5A/cm²、電解電壓≤2.0V@1.5A/cm² @80℃、額定功率≥100kW、操作壓力≥3.5MPa、產(chǎn)氫純度≥99.99%，5~150%額定功率范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)工作3000h、平均單節(jié)電壓衰減率≤15μV/h，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2000h、平均單節(jié)電壓衰減率≤40μV/h；構(gòu)建復(fù)雜工況下電解堆適應(yīng)性驗證平臺，紋波頻率：100~2000Hz，占比1~10%可調(diào)，電流階躍響應(yīng)時間≤20ms，復(fù)現(xiàn)誤差≤1%；建立水電解制氫系統(tǒng)波動電源適應(yīng)性評價體系；相關(guān)標準規(guī)范（送審稿）≥3項。

　　1.2低成本質(zhì)子交換膜（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)）

　　研究內(nèi)容：針對關(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)展的問題，開展低成本電解水制氫用關(guān)鍵材料設(shè)計與批量化制備技術(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、合成與高一致性批量化制備工藝；研究高電導(dǎo)率、高強度、高穩(wěn)定性的離子交換樹脂及其增強薄膜的設(shè)計與制備技術(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：低Ir催化劑：Ir載量≤0.3mg/cm² ，基于膜電極測試電解電壓≤1.9V@2A/cm² @80℃，過電勢≤200mV@10mA/cm² ，不同批次催化劑，制成膜電極測試的過電勢偏差≤±10mV@10mA/cm² ，工作3000h后，電勢衰減≤2%。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 ，過電勢≤350mV@10mA/cm² ，酸性條件下10000次循環(huán)后過電勢衰減≤20mV；質(zhì)子膜：樹脂交換容量（IEC）≥0.9mmol/g，厚度≤80μm、偏差≤±5%（采樣面積≥300cm² ），質(zhì)子電導(dǎo)率≥0.2S/cm@80℃，拉伸強度≥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m² /年；膜電極制備裝備：單片活性面積≥3000cm² ，產(chǎn)能≥10萬m² /年；質(zhì)子膜制備及膜電極制備裝備設(shè)計壽命≥10年；采用本任務(wù)研制的材料、工藝等技術(shù)制成低Ir催化劑單電池，活性面積≥3000cm² ，電解電壓≤1.9V@2A/cm² ，過電勢≤200mV@10mA/cm² 。

　　1.3高效大功率堿水電解槽關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與裝備研制（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對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、長壽命一體化大面積新型復(fù)合電極設(shè)計與批量制備技術(shù)，功率波動工況下的電極過程動力學(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)計與集成技術(shù)；具有寬功率波動適應(yīng)性的電解水制氫成套裝備的優(yōu)化設(shè)計與集成技術(shù)，寬功率波動工況下制氫系統(tǒng)的電—熱—質(zhì)均衡優(yōu)化技術(shù)。

　　考核指標：電解槽額定產(chǎn)氫量≥3000Nm³ /h，電極小室電壓≤1.80V@5000A/m² ；制氫負荷≥80%額定條件下，電解槽直流電耗≤4.3kWh/Nm³H₂，系統(tǒng)單位能耗≤4.8kWh/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電解制氫加CO₂制甲醇工程技術(shù)及中試裝備開發(fā)（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對大規(guī)模氫氣加CO₂實現(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高效活化的催化劑體系；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、催化劑強度及孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；開發(fā)工業(yè)化規(guī)模的換熱優(yōu)化新型反應(yīng)器及工藝；開發(fā)工程化甲醇/水分離關(guān)鍵技術(shù)以及能源協(xié)同高效利用方案；開發(fā)氫氣加CO₂制甲醇成套工藝包，實現(xiàn)十萬噸級工業(yè)示范。

　　考核指標：催化劑運行5000h甲醇收率衰減≤5%；反應(yīng)器：單塔規(guī)模≥10萬噸，氫氣轉(zhuǎn)化率≥90%，CO₂單程轉(zhuǎn)化率≥15%，甲醇選擇性≥90%；有機相中甲醇含量≥99.5%；編制氫氣加CO₂制甲醇十萬噸級優(yōu)化工藝包，提交能耗、全工藝流程核算報告；建立十萬噸級工業(yè)示范裝置，CO₂總轉(zhuǎn)化率≥90%，甲醇總選擇性≥95%，穩(wěn)定運行時間≥5000h。

　　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)）

　　研究內(nèi)容：針對發(fā)展可再生能源與低溫低壓合成氨互補融合新路徑，開展電解制氫—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氣合成氨新機制，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，開發(fā)互補融合系統(tǒng)的成套新技術(shù)；設(shè)計并建成萬噸級可再生能源制氫—低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗證裝置。

　　考核指標：氫氣轉(zhuǎn)化率≥26%；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，氨產(chǎn)率≥15%；可再生能源制氫—低溫低壓熱化學(xué)合成氨技術(shù)的驗證裝置：可再生能源制氫電解系統(tǒng)≥3MW，合成氨運行壓力≤7.0MPa、反應(yīng)溫度≤400℃，氨凈值≥15%，3000h以上連續(xù)穩(wěn)定運行。

　　1.6十萬噸級可再生能源電解水制氫合成氨示范工程（示范應(yīng)用）

　　研究內(nèi)容：針對我國西南地區(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題，開展十萬噸級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—氨互動的全系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)；研究計及電、氫、氨等要素的全方位安全防護與市場運營機制，形成綠氫合成氨相關(guān)標準體系。

　　考核指標：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)，動靜態(tài)模型誤差≤5%，開發(fā)適應(yīng)柔性生產(chǎn)的合成氨工藝流程仿真分析軟件；建成十萬噸級電解水制氫合成氨示范工程：綠氫占比100%，合成氨產(chǎn)能≥10萬噸/年，產(chǎn)量調(diào)節(jié)范圍50~100%，為可再生能源制氫—低溫低壓（運行壓力≤7.0MPa、反應(yīng)溫度≤400℃）熱化學(xué)合成氨裝置提供工程驗證條件；電解制氫系統(tǒng)：規(guī)模≥100MW，系統(tǒng)單位能耗≤4.8kWh/Nm³ ，集群系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍10~100%，冷啟動時間≤30min，熱啟動時間≤30s，動態(tài)調(diào)節(jié)速率≥20%/min；可再生能源消納能力≥5億kWh/年；電網(wǎng)調(diào)峰指令響應(yīng)時間≤1s；形成技術(shù)標準（送審稿）≥5項。

　　2.氫能安全存儲與快速輸配體系

　　2.1高密度儲氫材料及其可逆吸/放氫技術(shù)（基礎(chǔ)前沿技術(shù)，含青年科學(xué)家課題）

　　研究內(nèi)容：針對高密度儲氫材料的應(yīng)用需求，研發(fā)具有高質(zhì)量儲氫量的可逆儲氫材料、批量制備工藝以及示范儲氫系統(tǒng)。具體內(nèi)容包括：高密度儲氫材料的設(shè)計和制備；高密度儲氫材料吸/放氫熱力學(xué)和動力學(xué)研究；高密度儲氫材料的吸/放氫速率控制；高密度儲氫材料循環(huán)性能的衰減機制和穩(wěn)定化方法；以高密度儲氫材料為工質(zhì)進一步研制示范儲氫系統(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：低于200℃下材料的質(zhì)量儲氫密度≥9.0wt%，可逆放氫量≥95%，吸/放氫循環(huán)壽命（50次）≥90%，儲氫壓力≤7MPa；示范儲氫系統(tǒng)的吸/放氫速率≥3.0/0.3gH₂/min，氫氣純度≥99.99wt%，雜質(zhì)氣體含量滿足燃料電池用氫氣品質(zhì)GB/T 37244—2018要求。

　　有關(guān)說明：本項目中關(guān)于高密度儲氫材料的設(shè)計和制備擬設(shè)立一個青年科學(xué)家課題。

　　2.2氫氣液化裝置氫膨脹機研制（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對液氫規(guī)模化、致密化儲運所需的低溫液化系統(tǒng)核心裝備，開展氫膨脹機、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組參數(shù)優(yōu)化與動態(tài)仿真技術(shù)；高效低溫氫膨脹機設(shè)計方法；低溫氫膨脹機變工況與兩相膨脹適應(yīng)性；低溫氫膨脹機的密封、絕熱技術(shù)與制造工藝和可靠性；高效緊湊型低溫氫氣換熱器設(shè)計方法與制造工藝；高效正仲氫轉(zhuǎn)化催化劑材料及轉(zhuǎn)化器設(shè)計；液氫儲罐液位在線精密測量技術(shù)；基于氫氣膨脹機的氫液化驗證裝置。

　　考核指標：氫氣膨脹液化裝置液化能力≥5噸/天，液氫產(chǎn)品仲氫含量（體積分數(shù)）≥97%；氫膨脹機等熵膨脹效率≥80%，啟停壽命≥1000次，連續(xù)10000h免維護運行；液氫儲罐液位測量偏差≤0.5%；開發(fā)氫液化流程設(shè)計與仿真軟件，液化量預(yù)測偏差≤15%；開發(fā)低溫氫氣換熱器設(shè)計軟件，換熱量等關(guān)鍵熱物理量預(yù)測和實驗值偏差≤10%；建立氫膨脹機及氫液化裝備國家/行業(yè)產(chǎn)品標準（送審稿）1~2項。

　　2.3車載復(fù)合材料儲氫氣瓶服役檢測監(jiān)測與診斷評估技術(shù)（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對在用車載復(fù)合材料高壓儲氫氣瓶服役安全的在線檢測與評定需求，開展車載氣瓶在線檢測、監(jiān)測與安全評估技術(shù)研究。具體內(nèi)容包括：車載氣瓶無損檢測技術(shù)，滿足道路行駛要求的氣瓶支撐緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝準則，復(fù)合材料層與內(nèi)襯在正常充裝、供氫等工況下性能退化行為規(guī)律與結(jié)構(gòu)健康在線檢測監(jiān)測技術(shù)；車載工況下氣瓶典型缺陷和損傷的演化規(guī)律，車輛事故對支撐、瓶體結(jié)構(gòu)的損傷及隱患評估技術(shù)；車載氣瓶缺陷和損傷在線檢測技術(shù)、車規(guī)級實時監(jiān)測器件與診斷技術(shù)；復(fù)合材料儲氫瓶的壽命預(yù)測模型和在線檢測評定方法；車載復(fù)合材料高壓儲氫系統(tǒng)設(shè)計與安裝、服役和在線檢測監(jiān)測與評估技術(shù)規(guī)范。

　　考核指標：研制的車載復(fù)合材料高壓儲氫氣瓶在線系統(tǒng)達到開口裂紋檢測靈敏度≤0.5mm，纖維層分層/脫粘靈敏度優(yōu)于φ6mm，分層/纖維斷裂監(jiān)測相應(yīng)時間小于1s；氫泄漏感知響應(yīng)速度≤0.5s；在≥50輛燃料電池汽車上部署結(jié)構(gòu)健康在線監(jiān)測系統(tǒng)，與充裝、使用過程中典型損傷演化規(guī)律預(yù)測模型比對誤差≤15%，與壽命預(yù)測模型比對誤差≤15%，與車規(guī)級器件實時診斷比對偏差≤15%；提出車載復(fù)合材料高壓儲氫系統(tǒng)設(shè)計與安裝、服役與監(jiān)測、檢驗與檢測技術(shù)規(guī)范1套（適用范圍包括GB/T 35544—2017、T/CATSI 02007—2020），提交包含復(fù)合材料高壓儲氫氣瓶在線檢測、監(jiān)測與評價方法的國家/行業(yè)標準不少于2項。

　　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)）

　　研究內(nèi)容：針對氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)對儲氫裝置在生產(chǎn)、儲運、加注和使用全鏈條過程中“耐高壓、高密封及爆燃安全”等性能的全面需求，開展氫容器及管件安全健康診斷方法、失效—泄漏—燃燒—爆炸全過程災(zāi)害風(fēng)險演化模型、氫能爆炸時空演化規(guī)律、安全防護裝備與應(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價，研究高速碰撞下儲氫裝置的失效破壞模式，提出氣氫及液氫泄漏—擴散—爆炸風(fēng)險全鏈條預(yù)測評估模型；研究適用于加氫站、灌裝廠等場景下氫氣及液氫爆燃發(fā)展規(guī)律與毀傷機制，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基準策略，研制系列爆炸沖擊防護材料和隔爆、抑爆材料；研究儲氫及臨氫裝置的本質(zhì)安全設(shè)計方法，形成儲氫裝置的全面安全健康診斷方法和具有高燃爆防護效應(yīng)的儲氫安全裝置、設(shè)施的設(shè)計準則；研究氫能爆炸事故現(xiàn)場應(yīng)急處置部署決策技術(shù)方案及實現(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：構(gòu)建氫氣泄漏檢測及氫氣火焰識別方法，通風(fēng)或惰性氣體稀釋裝置的快速聯(lián)動響應(yīng)時間≤1s；建立典型公共場所車載高壓氫氣和液氫泄漏擴散以及低溫可燃云團爆燃預(yù)測模型，預(yù)測誤差≤15%；建立高壓氫泄漏自燃以及含有雜質(zhì)的液氫爆炸的引發(fā)機理及判據(jù)，并進行試驗驗證，其中高壓氫氣泄漏壓力≤35MPa，單次液氫爆炸試驗容量不低于200L，試驗次數(shù)不少于5次；揭示大尺度開敞空間氫氣云爆炸傳播特征，超壓預(yù)測模型在寬溫度、寬壓力、寬濃度范圍下的精度≥90%；提出儲氫安全裝置及設(shè)施爆燃安全防護方法，設(shè)計適用于加氫站和灌裝廠的新型抗爆燃儲氫安全裝置及設(shè)施，抑爆材料可對區(qū)域內(nèi)的爆炸火焰完全抑制，爆炸壓力下降95%以上；隔爆材料可對系統(tǒng)內(nèi)不低于0.3MPa的爆炸壓力實現(xiàn)完全控制；防護材料使爆炸壓力下降70%以上；泄漏爆炸不引起臨近裝置及設(shè)施殉爆，爆炸破片速度在不低于725m/s（動能不低于2100J）下儲氫安全裝置及設(shè)施不被穿透，100g***當量外部接觸爆炸不破裂；爆炸沖擊波、破片及其聯(lián)合作用的致災(zāi)效應(yīng)計算精度大于90%；提出儲氫裝置安全指標體系，建立儲氫裝置運行全過程健康診斷評估方法；構(gòu)建加氫站及灌裝廠等典型氫能場景下燃爆風(fēng)險實時應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)反應(yīng)時間≤5min；建立臨氫裝置安全管理信息平臺，實現(xiàn)不少于1000臺（套）氫能儲運裝備的信息化管理。

　　2.5搭載瓶裝氫氣燃料電池汽車轉(zhuǎn)運與集中存放技術(shù)與規(guī)范（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：基于燃料電池車輛應(yīng)用中車輛停放、跨地域運輸需要，研究車輛帶氫運輸、與燃油車混合運輸過程中，在公路隧道、輪船、停車場等封閉、半封閉、開放典型場景下，集中運輸和停放技術(shù)。具體內(nèi)容包括：研究輪船滾裝過程、服務(wù)區(qū)和停車場氫燃料電池汽車停放過程的風(fēng)險識別與評價技術(shù)；研究搭載瓶裝氫氣燃料電池車輛轉(zhuǎn)運與集中存放安全技術(shù)要求；研究停放/運輸氫燃料汽車，在典型密閉、半密閉、開放場景下，氫氣安全區(qū)間快速識別監(jiān)測、預(yù)警、評價技術(shù)；研究氫燃料電池汽車高風(fēng)險場景安全防范技術(shù)；研究典型場景氫泄漏擴散仿真與應(yīng)急救援技術(shù)。

　　考核指標：建立針對車輛帶氫運輸、存放的安全風(fēng)險分析與評測方法，并完成示范應(yīng)用≥5項；形成不同場景下的燃料電池汽車運輸、存放、風(fēng)險評價國家/行業(yè)標準報批稿≥2項；建立疊加20至1000輛混合停車場存放或運輸?shù)脑诰€監(jiān)測系統(tǒng)1套，氫燃料電池汽車儲氫瓶在線監(jiān)測系統(tǒng)1套，覆蓋泄漏、過載、超溫等主要風(fēng)險點，形成燃料電池汽車儲氫瓶在線監(jiān)測國家/行業(yè)標準報批稿≥1項。

　　3.氫能便捷改質(zhì)與高效動力系統(tǒng)

　　3.1跨溫區(qū)新型全氟質(zhì)子膜研究（基礎(chǔ)前沿技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對燃料電池快速冷啟動和系統(tǒng)簡化需求，設(shè)計具有跨溫區(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、聚合物制備、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)計及多元協(xié)同質(zhì)子傳導(dǎo)機理；全氟離子功能單體的合成及其聚合技術(shù)；寬服役溫度、長壽命全氟離子聚合物與增強體的高效復(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：全氟質(zhì)子聚合物單體純度≥99%；聚合物分子量≥25萬、交換容量（IEC）≥1.25mmol/g；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≥130℃，聚合物分子量熱分解溫度≥350℃；質(zhì)子交換膜EW≤900g/mol，工作溫度范圍-30~120℃（膜電極實際工作條件），電導(dǎo)率≥45S/cm² （60~120℃、50%RH）、≥5S/cm² （-30~0℃，膜電極實際工作條件），機械強度≥50MPa，干濕循環(huán)耐久性≥20000次；批量制造厚度偏差≤±1μm、成品率≥99%。

　　3.2制低成本長壽命堿性膜燃料電池電堆研制（基礎(chǔ)前沿技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對低成本基站用不間斷電源需求，突破千瓦級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：研究高活性陽極非鉑催化劑和陰極非貴金屬催化劑的制備技術(shù)；開發(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CO₂的敏感性、自由基對堿性聚電解質(zhì)的攻擊等關(guān)鍵問題，實現(xiàn)氫氣/空氣條件下堿性燃料電池電堆的長壽命運行。

　　考核指標：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≥45S/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≥3000h（實測，性能下降≤10%）。

　　3.3電站用高效長壽命膜電極技術(shù)（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對固定式電站對燃料電池長壽命和高效率的應(yīng)用需求，開展電站用燃料電池膜電極設(shè)計、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、擴散層在發(fā)電工況下的衰減規(guī)律與結(jié)構(gòu)強化技術(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：基于發(fā)電穩(wěn)態(tài)工況，膜電極在額定工作點電壓衰減率≤10%@40000h（實際測試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、氫氣中CO含量≥5ppm）；基于高可靠性一次成型封裝結(jié)構(gòu)，開發(fā)的膜電極在設(shè)計壽命范圍內(nèi)滿足氫氣滲透要求、年產(chǎn)能≥60萬片，性能偏差≤10mV（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)測模型，性能衰減預(yù)測誤差≤10%。

　　3.4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)）

　　研究內(nèi)容：針對固定式電站發(fā)電供能領(lǐng)域?qū)Ω咝?、長壽命固體氧化物燃料電池的需求，開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。具體包括：開發(fā)針對管式結(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；研究運行條件對電堆效率及運行壽命的影響規(guī)律，確立管式固體氧化物燃料電池電堆模塊組裝技術(shù)，同時確立管式電池、電堆的工程化技術(shù)。

　　考核指標：單個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；管式電池支撐體平直度≤2L‰，孔隙率≥25%，抗彎強度≥50MPa；可級聯(lián)放大的電堆模塊功率≥5.0kW，初始電效率≥55%，冷熱循環(huán)啟動次數(shù)≥100次，電效率衰減≤0.2%/次@100次，連續(xù)運行時間≥1500h（實測），穩(wěn)定運行情況下每1000h衰減率≤1%，電堆預(yù)期壽命≥20000h。

　　3.5千瓦級固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)及高可靠性電堆關(guān)鍵技術(shù)（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對住宅、樓宇、社區(qū)分布式供能領(lǐng)域?qū)Ω咝А㈤L壽命、可多次啟停固體氧化物燃料電池的需求，開展高可靠性固體氧化物燃料電池與電堆工程化技術(shù)與系統(tǒng)集成研究，具體內(nèi)容包括：研究支撐電極結(jié)構(gòu)對電池的抗氧化還原、冷熱循環(huán)、燃料內(nèi)重整性能的影響，提出電池結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化策略；研究電堆環(huán)境下電池與連接體的熱、電、應(yīng)力分布規(guī)律，開展電堆界面電子收集與封裝材料特性研究，優(yōu)化電堆集成方案，開展千瓦級電堆的工程化制造與評價技術(shù)研究；研究燃料特性對電堆效率及運行壽命的影響規(guī)律，開展燃料處理與熱量回收處理方式技術(shù)研究，開展千瓦級熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成應(yīng)用研究。

　　考核指標：單體電池面積比電阻（ASR）≤0.25Ω/cm² @750℃，冷熱循環(huán)電效率衰減≤0.2%/次@100次；電堆功率≥1kW@0.85V，效率≥65%；系統(tǒng)功率≥2.0kW（摻氫天然氣燃料），系統(tǒng)發(fā)電效率≥55%，熱電聯(lián)供效率≥90%；系統(tǒng)連續(xù)運行時間≥4500h（實測），冷熱循環(huán)啟動次數(shù)≥100次，預(yù)期壽命≥80000h。

　　4.“氫進萬家”綜合示范

　　4.1中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)（共性關(guān)鍵技術(shù)）

　　研究內(nèi)容：針對城鎮(zhèn)地區(qū)用氫需求，開展中低壓純氫與摻氫（5~20%）燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究。具體內(nèi)容包括：管材和焊縫中滲氫擴散機理，管材和焊縫對純氫/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)輸運機理，多級減壓和調(diào)壓技術(shù)，純氫/摻氫燃氣管輸工藝，摻氫設(shè)備研發(fā)；純氫/摻氫燃氣管道和關(guān)鍵設(shè)備的安全事故特征和演化規(guī)律研究、失效后果及防護研究、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)及末端增壓設(shè)備研發(fā)（用于燃料電池氣源）；純氫管道輸送試驗平臺、摻氫綜合實驗平臺；純氫/摻氫家用燃燒器、換熱器內(nèi)傳熱傳質(zhì)機理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究、形成家用燃氣灶、家用熱水器及末端增加裝置等科技試驗平臺。

　　考核指標：形成中低壓純氫/摻氫燃氣管輸工藝、管材、試驗方法行業(yè)/國家規(guī)范或標準送審稿2~3項，開發(fā)管輸工藝軟件1套，研發(fā)流量隨動精準摻氫設(shè)備1套；開發(fā)純氫/摻氫燃氣管道完整性評估軟件1套，形成純氫/摻氫燃氣管道應(yīng)急搶修的行業(yè)/團體規(guī)范或標準送審稿1~2項；建成純氫管道輸送科技試驗平臺：最高壓力≤4MPa，長度≥4km，管徑≥300mm，輸氫總量≥5000噸/年，安全運行60天，氣密性試驗1.1P下泄漏率＜0.3%/h（試驗時間24h），材料滿足輸氫工作條件下抗氫脆要求；建成摻氫綜合實驗平臺：摻氫比5~20%，壓力平穩(wěn)調(diào)控，穩(wěn)壓精度±2%，可實現(xiàn)不同輸送設(shè)備的氣密性檢測，氫氣分離純度≥99.999%；進戶壓力＞2.0kPa，家用燃氫熱水器熱效率≥80%，家用燃氫灶具熱負荷≥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；形成純氫/摻氫燃氣燃燒器具國家/行業(yè)標準送審稿1~2項。

　　4.2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)）

　　研究內(nèi)容：綜合考慮質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的產(chǎn)電、產(chǎn)熱特性以及住宅場景的電、熱能需求，開展住宅用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：研究典型住宅場景熱電用能模式與影響因素，以及燃料電池熱電動態(tài)耦合運行機制、能量協(xié)同管控技術(shù)；研究固定式住宅用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成優(yōu)化及運行狀態(tài)實時監(jiān)測診斷技術(shù)；開發(fā)固定式住宅用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)的關(guān)鍵器件及測試評價技術(shù)；開發(fā)耦合燃料電池的高效余熱回收、蓄熱及電輔熱技術(shù)；研究家用燃料電池熱電聯(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：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熱電輸出功率匹配度≥95%，功率控制響應(yīng)時間≤100ms，實測壽命≥7500h，目標壽命≥40000h，具備≥5min抗200ppmCO沖擊能力，電流過載能力≥2倍@100ms，單一家用電器沖擊下電壓恢復(fù)時間≤10ms，電網(wǎng)控制指令響應(yīng)時間≤2s，滿足家用電氣安全、電能質(zhì)量等相關(guān)標準；萬套級系統(tǒng)成本≤5000元/kW。