據悉，本次發布的項目指南涵蓋我省開展能源革命涉及4個領域科技重大專項，即煤層氣領域、煤炭綠色智能開采領域、氫能領域和燃煤發電領域；其中氫能領域分為6個重點攻關方向，按照“圍繞產業鏈，部署創新鏈”的要求，突破新型儲氫、運氫、用氫環節中的重大基礎前沿理論，攻克高密度儲氫、高效率燃料電池、車載氫燃料電池發動機系統等環節的關鍵技術，形成一批具有國際先進水平的高效、綠色、低成本氫能關鍵技術及裝備。

 

以下為申報指南氫能領域6個重點攻關方向具體要求：

 

氫能與燃料電池是我國引領產業變革的新興支柱產業和能源科技重點創新方向。為貫徹落實《關于在山西開展能源革命綜合改革試點的意見》、《山西能源革命綜合改革試點行動方案》，利用我省的氫能資源稟賦，構建氫能產業鏈和創新鏈，掌握氫能領域技術制高點和發展先機，促進我省氫能產業快速發展，現發布2020年能源革命氫能領域項目指南。

 

氫能領域科技重大專項的總體目標是：鼓勵高校科研院所與省內相關龍頭企業開展氫能領域的合作，按照“圍繞產業鏈，部署創新鏈”的要求，突破新型儲氫、運氫、用氫環節中的重大基礎前沿理論，攻克高密度儲氫、高效率燃料電池、車載氫燃料電池發動機系統等環節的關鍵技術，形成一批具有國際先進水平的高效、綠色、低成本氫能關鍵技術及裝備，為山西能源革命綜合試點做出貢獻。

 

申報單位應根據指南的支持方向，面向解決重大科學問題和突破關鍵技術進行一體化設計。鼓勵圍繞一個重大科學問題或重要應用目標，多學科聯合，從基礎研究到應用全鏈條組織項目。鼓勵依托國家重點實驗室等重要科研基地組織項目。申報項目的研究內容須涵蓋指南所列的全部考核指標。

 

除特殊說明外，每個方向擬支持項目數均為1項。

 

重大攻關方向：

 

1、碳纖維復合材料IV型塑料內膽高壓儲氫容器的研制與開發

 

研究內容: IV型高壓儲氫容器采用塑料內膽，碳纖維纏繞層數多，內膽制作困難，強度要求高，目前行業內尚無完全可借鑒的經驗。針對IV型高壓儲氫容器的要求，重點突破塑料內膽的研制總體技術要求；進行碳纖維纏繞路徑的優化設計；開展內膽的機加工藝研究；開展項目產品水壓試驗研究；進行項目產品纏繞層無損檢測以及纏繞層與內膽界面之間的無損檢測研究。

 

考核指標：碳纖維高壓儲氫容器公稱壓力70 MPa，破裂壓力達到115 MPa，儲氫量高達9wt%，壓力循環次數高達20萬次；與Ⅲ型高壓容器的比較，滿足相同設計指標下碳纖維的使用量減少35%左右，成本降低30～40%, 形成年產100個產品的小試示范規模。

 

2、加氫關鍵部件安全性能測試技術及裝備示范

 

研究內容：針對加氫站關鍵零部件泄漏、斷裂等問題，開展相應的安全性能測試技術及裝備研究。具體包括：加氫站關鍵零部件失效模式分析、故障檢測和安全評價技術；密封件及密封材料在高壓氫環境中損傷檢測技術及測試裝備；供氫系統關鍵零部件高壓高速氫氣沖擊（蝕）/自燃損傷檢測技術及測試裝備；火災等極端條件下加氫站高壓儲氫容器的失效機制和泄爆技術。

 

考核指標：密封材料在高壓氫環境中損傷檢測裝置：氫氣壓力 140 MPa、溫度 0～200 ℃，氫氣環境內部動態力施加裝置行程≥20 mm；密封件臨氫環境服役性能測試裝置：測試壓力140 MPa、測試溫度-60～150 ℃，氫氣自動循環頻率≥3次/分鐘；高壓氫氣沖擊（蝕）/自燃測試裝備:測試壓力140 MPa、測試溫度-60～150 ℃，最大氫氣流速≥ 60 m/s；建立高壓氫環境典型密封材料性能數據庫、相關測試評價方法及技術標準。

 

3、新一代高溫氫燃料電池非鉑催化劑材料及器件

 

研究內容: 開發適用于高溫氫燃料電池的低鉑（Pt）及非貴金屬催化劑，同時增強催化劑耐久性，建立催化劑多元素、多組分結構模型，設計新型催化劑復合結構；建立針對催化劑的多通道高密度碳基載體體系；并將催化劑與復合金屬雙極板相匹配，進一步組裝成單電池、電堆實體，測試并對材料進行改性，獲得適用新型高溫氫燃料電池的高功率密度、長壽命電池器件。

 

考核指標: 高溫氫燃料電池膜電極中Pt用量≤0.3 g/kW；高溫氫燃料電池催化劑膜電極運行溫度高于140℃，電壓為0.4 V條件下，電流密度≥500 mA/cm2，并穩定運行100 h以上，功率衰減不大于10%；質量比活性≥450 mA/mg，完成下一代高溫氫燃料電池的中試示范生產。

 

4、燃料電池高溫質子交換膜批量制備及應用技術

 

研究內容：針對車用燃料電池的要求，重點突破高溫無濕度條件下應用的質子交換膜的產業化技術；結合離子膜發展，創新自具微孔聚合物膜應用技術；開發胺類功能單體純化技術，大自由體積堿性聚合物制備技術；耐高溫質子交換樹脂分散溶液制備技術；酸固載和自由基作用機理研究；高質子傳導及穩定的高溫質子交換膜連續制備技術與裝備。

 

考核指標：聚合物特性粘度大于1.3 dL/g；質子交換樹脂溶液固含量≥3 wt%，使用溶劑沸點低于110 ℃；質子交換膜厚度≥50 μm、偏差≤±5%，酸擔載量（ADL）大于7，酸保持率大于80 % （80℃, 40 % RH）；質子傳導率≥0.1～0.25 S/cm（180 ℃，無加濕），質子傳導率穩定性大于1000小時（180℃，10 % RH）；實現400 mm幅寬卷對卷連續制備技術，實現在160～200 ℃的溫度范圍內穩定工作，形成年產2萬平米中試示范生產。

 

5、大功率車載氫燃料電池發動機系統核心技術及示范

 

研究內容: 開發高功率密度、長壽命的車用氫燃料電池動力系統。基于車載工況，開展供氣、供氫、冷卻、DC-DC等子系統關鍵零部件系統架構模塊化集成設計；開發大功率氫燃料發動機穩定可靠精準實時在線控制、測試及監測系統等關鍵技術；并進行裝車示范應用。

 

考核指標：開發完成氫燃料電池發動機系統，發動機系統額定功率＞150 kW，發動機系統效率≥45%，發動機系統功率密度體積比≥600 W/L，發動機系統壽命≥15000 h；建立發動機系統測試平臺，建成年產1000臺以上的生產線，完成產品開發，實現不少于5輛的高混合度氫燃料電池重卡示范應用。

 

6、氫燃料電池應用技術研究及機車研制

 

研究內容：針對燃料電池在機車上的應用需求，重點突破氫燃料電池在機車上的應用相關技術，開展氫燃料電池在機車上的應用及混合動力技術研究；開展不同功率等級的動力包技術研究；研究氫燃料電池動力機車控制系統開發相關應用層軟件；搭建不同功率氫燃料電池動力機車的通用平臺，實現氫燃料電池動力機車系統集成。

 

考核指標：（1）氫燃料電池動力機車平臺，軸數：4軸/6軸，輪周輸出功率：1000 kW/700 kW/500 kW，啟動牽引力：≥200 kN/≥160 kN/≥120 kN，持續牽引力：≥200 kN/≥160 kN/≥120 kN，最高運營速度≥80 km/h；（2）氫燃料電池與其它動力方式的匹配及混合動力能量管理策略滿足機車功率輸出需求；（3）動力包實現模塊化、系列化設計；（4）機車控制系統及應用層軟件滿足機車控制及人機交互功能需求；（5）氫燃料電池具有模塊化、節能、零排放、低噪聲的特點，具有中試及產業化生產的條件。