科技部關于發(fā)布國家重點研發(fā)計劃“制造基礎技術與關鍵部件”等重點專項2020年度項目申報指南的通知
各省、自治區(qū)、直轄市及計劃單列市科技廳(委、局)，新疆生產建設兵團科技局，國務院各有關部門科技主管司局，各有關單位：
根據(jù)國務院印發(fā)的《關于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案》（國發(fā)〔2014〕64號）的總體部署，按照國家重點研發(fā)計劃組織管理的相關要求，現(xiàn)將“制造基礎技術與關鍵部件”等重點專項2020年度項目申報指南予以公布。
其中，“可再生能源與氫能技術”重點專項共包括以下9項：
1、車用耐高溫低濕質子膜及成膜聚合物批量制備技術。
2、堿性離子交換膜制備技術及應用。
3、擴散層用炭紙批量制備及技術應用。
4、車用燃料電池催化劑批量制備技術。
5、質子交換膜燃料電池極板專用基材開發(fā)。
6、車用燃料電池堆及空壓機的材料與部件耐久性測試技術與規(guī)范。
7、公路運輸用高壓、大容量管束集裝箱氫氣儲存技術。
8、液氫制取、儲運與加注關鍵裝備及安全性研究。
9、醇類重整制氫及冷熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)集成技術。
注：除第2項為基礎研究類、第8項為應用示范類，其余均為共性關鍵技術類
車用耐高溫低濕質子膜及成膜聚合物批量制備技術
研究內容：針對車用氫燃料電池的要求，重點突破高溫低濕條件下應用的質子交換膜的產業(yè)化技術，具體包括：開發(fā)全氟共聚功能單體合成及成套工程裝備技術；高交換容量全氟質子聚合物制備技術；全氟質子交換聚合物高純單分散溶液制備技術；氣體傳遞和自由基作用機理研究；高機械強度、高化學穩(wěn)定性全氟質子交換膜連續(xù)制備技術與裝備，全氟質子膜在燃料電池中的應用。
考核指標：全氟質子聚合物離子交換容量(IEC)≥1.3 mmol/g，全氟質子交換聚合物分散粒徑≤200 nm；全氟質子膜厚度≤18 μm、偏差≤±5%(采樣面積≥300 cm2)，離子電導率≥0.1 S/cm(95℃，60RH%)、0.04 S/cm(120℃，30%RH)，電子電阻率＞1000 Ωcm2， 滲氫電流≤2 mA/cm2，允許最高運行溫度≥100℃，強度≥45 MPa， 縱橫向溶脹率≤3%，OCV測試氟離子釋放率≤0.7 μg/cm2/h、循環(huán)OCV次數(shù)≥90，產能≥20萬 m2/年，成本≤500 元/m2，金屬離子含量≤20 ppm。
堿性離子交換膜制備技術及應用
研究內容：研發(fā)高性能堿性聚電解質膜連續(xù)制備工藝，酸堿雙性膜及電解水制氫，高效電化學合成氨及分解氨反應系統(tǒng)，直接氨燃料電池等應用技術。
考核指標：堿性離子電導率≥0.04 S?cm-1(25℃)和≥0.14 S?cm-1(80℃)，氫氣透過率≤0.02 mL?min-1?cm-2，機械強度≥20 MPa，縱橫向溶脹率≤10%，氫氧燃料電池工作1000 h膜材料無降解(80℃)、陽離子降解≤5%(1M NaOH中80℃下浸泡 5000 h)，膜連續(xù)制備的幅寬≥0.2 m，厚度≤25 μm(偏差≤±2 μm)；酸堿雙性膜水電解單體模塊產氫≥10 Nm3/h，制氫純度≥99.99%，電耗≤4.1 kWh/Nm3 H2；電解制氨法拉第效率＞20%，實現(xiàn)kg級系統(tǒng)集成；氨 反向電化學分解效率＞95% ；直接氨燃料電池≥150 mW/cm2@0.3V，常壓，80℃。
擴散層用炭紙批量制備及應用技術
研究內容：針對質子交換膜燃料電池批量、低成本需求，突破支撐層用炭紙及氣體擴散層(GDL)批量制備技術與裝備。具體包括：開發(fā)炭紙用炭纖維工程化工藝與裝備，研發(fā)炭紙用改性粘合劑，開發(fā)炭紙石墨化工藝與裝備，研發(fā)表面疏水處理等后處理材料及工藝技術，根據(jù)“氣—液—電—熱”傳輸與支撐性能要求，開發(fā)出系列炭紙；研發(fā)炭紙復合微孔層(MPL)強化傳輸技術，開發(fā)可在線監(jiān)測與反饋的 GDL制備工藝與裝備；開展運行工況下相關可靠性及耐腐蝕性研究。
考核指標：炭紙可控厚度80~190 μm、偏差≤±1.5%(采樣面積≥40 cm×40 cm)，孔隙率≥75%，密度0.3 g?cm-3~0.45 g?cm-3，垂直向透氣率≥2000 mL?mm/(cm2?h?mmAq)、垂直向電阻率≤65 mΩ?cm、平行向電阻率≤4 mΩ?cm、接觸電阻≤5 mΩ?cm2，彎曲 強度≥10 MPa、彎曲模量≥10 GPa、拉伸強度≥25 MPa，導熱系數(shù)(干態(tài))：垂直≥1.7 W/(m?K)、平行≥21 W/(m?K)，產能40 萬m2/年；MPL中孔徑可控精度±10 nm，表面粗糙度≤7 μm；GDL可 控厚度80~250 μm、偏差≤±1.5%，可控接觸角≥145°。
車用燃料電池催化劑批量制備技術
研究內容：針對車用燃料電池催化劑對耐久性和一致性的技術要求，突破具備高動態(tài)工況耐受能力、兼具高性能/抗中毒特征的鉑基催化劑及其百公斤級批量制備技術。具體包括：研發(fā)氧還原活性提高技術，貴金屬用量降低技術，高電位循環(huán)耐久技術， 抗氫氣雜質(CO、含硫化合物)污染技術；開發(fā)高一致性、低雜質含量催化劑工藝配方及批量化制備技術，研發(fā)可規(guī)?；a的 催化劑納米合成工藝，孔徑分布合理、催化劑易于高分散擔載、 成本低廉的先進功能載體處理技術，以及催化劑工業(yè)化制備技術與裝備。
考核指標：催 化 劑 初 始 氧 還 原 質 量 比 活 性 ≥ 0.35 A/mgPt@0.9 VIR-free，催化劑電化學活性面積≥60 m2/g，耐久性①0.6~0.95 V≥3萬次循環(huán)質量活性衰減率≤40%、電化學活性面積衰減率≤40%，耐久性②1.0~1.5 V≥5000次循環(huán)質量活性衰減 率≤40%、電化學活性面積衰減率≤40%，氫氣雜質耐受性①CO導致的催化劑質量活性衰減≤30%(0.1M HClO4 1000 ppm CO/H2)，并且催化劑在膜電極中性能衰減≤10 mV(在1 A/cm2，1 ppm CO/H2，24h)；②硫化物導致的催化劑活性面積衰減≤30%(0.36 ppm H2S，24h)，在膜電極中性能衰減≤30 mV(在1 A/cm2，0.004 ppm H2S，24h)。產能≥2000 g/批次、≥200 kg/年，粒徑及性能偏差≤±8%，Cl-含量小于50 ppm wt，F(xiàn)e含量小于50 ppm wt，量產成本≤(Pt現(xiàn)貨價格·PGM wt%+100)元/g。批次樣品可供第三 方在產線采集、評估，提供項目外客戶應用證明。
質子交換膜燃料電池極板專用基材開發(fā)
研究內容：針對質子交換膜燃料電池用極板的可加工性、耐蝕性技術要求，研發(fā)具備特殊微結構、高耐蝕、低電阻專用超薄基材及其批量制備工藝。具體包括：高耐蝕、低電阻、易于精密成型的不銹鋼和鈦合金基材，及高強度與彈性、高致密與導電性、超薄復合石墨極板，其成份設計、混合熔鑄、組織調控與前后處理技術，及其可連續(xù)工業(yè)級制備技術與裝置的研發(fā)；基材耐蝕、導電、可成形性綜合性能評估；超薄基材極板試制及壽命快速評估方法研究。
考核指標：不銹鋼與鈦合金薄板基材厚度50~150 μm、偏 差≤±4 μm，抗彎強度≥25 MPa，初始：接觸電阻≤3 mΩ?cm2@1.4 MPa(接觸炭紙)、腐蝕電流≤5.00×10-7 A/cm2@80℃(0.5M 硫酸+5 ppm F-溶液)，10000 小時工況后：接觸電阻≤8 mΩ·cm2@1.4 MPa、腐蝕電流≤10.00×10-7 A/cm2@80℃，濕熱循環(huán)測試后無腐蝕、無變形，產能≥1000 噸/年，延伸率：不銹鋼≥55%、 鈦合金≥30%，體相電阻率：不銹鋼≤0.075 mΩ·cm、鈦合金≤ 0.17 mΩ·cm，成本：不銹鋼≤25 元/kg，鈦合金≤150 元/kg；超薄復合石墨板厚度≤1.4 mm、最薄處厚度0.1~0.3 mm，平面度≤10 μm，電導率≥150 S/cm，透氣率≤2×10-8 cm3(cm2 ?s)-1，工作壓力≥1 bar(g)，彎曲強度≥50 MPa，接觸電阻≤10 mΩ?cm2，短堆工作5000 h、性能降幅≤10%。
車用燃料電池堆及空壓機的材料與部件耐久性測試技術及規(guī)范
研究內容：針對質子交換膜燃料電池的產業(yè)化過程質量控制的需求，開展電堆關鍵材料及系統(tǒng)部件耐久性、電磁兼容性測試技術及規(guī)范研究。具體包括：研究電堆運行過程中的健康診斷方法，進行實際驗證；研究電堆關鍵材料(催化劑、膜、炭紙、極板基材、防腐涂層等)理化參數(shù)及核心部件(膜電極、雙極板、密封件等)特性參數(shù)的測量方法、等效加速老化方法，建立關聯(lián)數(shù)據(jù)庫并形成規(guī)范；研發(fā)燃料電池系統(tǒng)用空壓機關鍵性能、環(huán)境適應性、耐久性等加速測試技術，形成壽命預測與驗證方法；研發(fā)車用燃料電池系統(tǒng)的電子控制單元離線電磁兼容輻射發(fā)射、傳導發(fā)射、電磁場抗擾度、瞬態(tài)抗擾度、靜電放電等測試技術，形成規(guī)范方法。
考核指標：車載電堆健康診斷裝置對電堆氫滲檢出率＞90%；在5000小時測試的基礎上，建立性能與耐久性評測方法、流程規(guī)范，包括：催化劑、質子膜、擴散介質、膜電極、雙極板、密封件及短堆，形成特性/理化參數(shù)及其測量方法集合≥10 類，基于工況衰變規(guī)律的壽命模型預測偏差≤10%；空壓機耐久性測試方法加速系數(shù)≥15、偏差≤3%，研制的綜合測試設備適應系統(tǒng)功率范圍45~150 kW；建立電磁兼容離線性能測試方法、流程規(guī)范，至少包括電子控制單元(ECU)、節(jié)電壓巡檢(CVM)、空壓機控制器；建成的電磁兼容性測試平臺，在燃料電池工作情況下：輻射發(fā)射測試能力達到18 GHz，輻射抗擾度能力在400 MHz至 3000 MHz范圍內達到200 V/m。
公路運輸用高壓、大容量管束集裝箱氫氣儲存技術
研究內容：針對國內現(xiàn)有20 MPa管束車儲氫量小、運輸成本高等問題，開展更高儲存壓力下的公路運輸用大容量管束集裝箱氫氣儲存技術研究。具體包括：高長徑比、高壓儲氫瓶纖維纏繞設計與工藝；大容量內膽成型技術；使用工況下高壓儲氫瓶的失效機理研究與測試技術；滿足道路運輸法規(guī)要求的高壓大容量管束集裝箱體設計與集成技術；大容量高壓儲氫瓶試驗方法和標準研究。
考核指標：儲氫瓶公稱工作壓力≥50 MPa，單瓶水容積≥450 L，單瓶儲氫密度≥5.5 wt%，循環(huán)壽命≥15000 次(水壓充放循環(huán)試驗壓力10%(最大不超過3 MPa)~150%公稱工作壓力)；管束集裝箱儲氫量≥1000 kg(符合道路運輸法規(guī)要求)，使用環(huán)境溫度-40~60℃；形成相關儲氫高壓管束集裝箱國家/行業(yè)產品標準送審稿。
液氫制取、儲運與加注關鍵裝備及安全性研究
研究內容：針對千輛級商用車集中運行對氫燃料制備、輸配及加注的需求，開展氫氣液化工藝、液氫儲運和液氫存儲—氣氫加注站的相關研究。具體包括：高效正仲氫轉化、液氫溫區(qū)高真空多層絕熱技術研究；液氫儲罐和運輸用液氫槽罐的研制；大規(guī)模氫氣液化工藝流程開發(fā)和優(yōu)化；氫氣液化過程量化風險分析、安全防護、預警和應急分析；液氫加氫站工藝流程開發(fā)及布局優(yōu)化；氣氫與液氫加氫站風險、安全及經(jīng)濟性量化對比分析。
考核指標：液化能力≥5 噸/天單套裝備，仲氫含量(Para-hydrogen，體積分數(shù))≥95%，氫氣液化能耗≤13 kWh/kg，液氫純度(摩爾分數(shù))≥99.97%；儲存用液氫儲罐容積≥300 m3，液氫靜態(tài)日蒸發(fā)率≤0.25%/天，維持時間≥30 天；運輸用液氫槽罐≥40 m3，液氫靜態(tài)日蒸發(fā)率≤0.73%/天，維持時間≥12 天，真空壽命≥5 年；開發(fā)具備35 MPa和70 MPa加注能力液氫儲存氣態(tài)加注站工藝包，站內液氫儲量≥500 kg，峰值加氫能力≥500 kg/天，氫氣加注能耗≤2.50 kWh/kg-H2；完成兩種氫氣儲存類型加氫站的泄漏監(jiān)測、安全運行和經(jīng)濟性評價示范項目。
醇類重整制氫及冷熱電聯(lián)供的燃料電池系統(tǒng)集成技術
研究內容：針對高效、環(huán)保、長壽命分布式供能系統(tǒng)應用需求，開展燃料電池冷—熱—電聯(lián)供系統(tǒng)的關鍵技術研發(fā)。具體包括：用于分布式供能的醇類重整制氫系統(tǒng)技術；質子交換膜燃料電池的空氣在線凈化技術；質子交換膜燃料電池冷—熱—電聯(lián)供系統(tǒng)技術；固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)技術；燃料電池冷—熱—電聯(lián)供系統(tǒng)模擬仿真、系統(tǒng)集成優(yōu)化及能量管控技術。
考核指標：全自動甲醇重整制氫集成系統(tǒng)產氫能力≥30 Nm3/h、效率≥85%LHV，氫氣中CO≤0.2 ppm、總硫≤4 ppb，冷態(tài)自啟動時間≤30 min，動態(tài)負荷調節(jié)能力≥50%；空氣在線凈化系統(tǒng)SO2、NO2、VOC、甲醛、O3脫除率≥95%，NH3脫除率≥80%(污染物基準濃度1 ppm)，PM10以下大氣氣溶膠脫除率≥99%，無故障運行時間≥1500 h；冷熱電聯(lián)供的質子交換膜燃料電池系統(tǒng)額定發(fā)電功率≥30 kW，發(fā)電效率≥50%，70℃余熱條件下、制冷效率≥40%，系統(tǒng)供電制冷效率≥70%LHV，連續(xù)運行≥3000 h；基于重整合成氣為燃料的固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)額定發(fā)電功率≥30 kW、發(fā)電效率≥55%(DC，LHV)，熱電聯(lián)供總效率≥85%，連續(xù)運行≥1000 h。
