美国能源部：hydrogen-program-plan-2024

发布时间：2025-01-04
实施时间：2025-01-04
68
0
0
0

点赞收藏

伟大的小毛驴

双智云平台创始人，生态环境部环境影响评价技术评估专家库入库专家、中华环保联合会综合技术专家组委员、中国环保产业协会环保管家精讲班高级讲师，土壤导则编制参与人，毛驴说原创。

美国能源部氢计划的技术重点领域涵盖氢生产、输送、存储、转换和应用等方面，各领域针对现有技术瓶颈与市场需求确定了关键研发方向，旨在全面提升氢能源技术水平，推动其在多领域的大规模应用与可持续发展，助力美国实现能源转型与碳排放目标。 1. 氢生产 -多元资源路径：利用化石资源（结合 CCUS）、生物质与废弃物、水分解等技术生产氢。如天然气重整（SMR）结合 CCUS 是当前主要方式，未来需优化；生物质和废弃物气化、发酵等技术潜力大，但面临转化效率与成本挑战；水分解技术中，低温电解接近商业应用，高温电解及新型光热化学方法是长期研发重点，且与不同能源结合各有优势与挑战。 - 研发重点示例：开发新型催化剂和电催化剂以降低铂族金属用量；打造模块化气化和电解系统；研制低成本、耐用的膜和分离材料；探索新型热化学和光电化学材料；开展加速应力测试与降解机制研究；降低重整技术资本成本；改进电厂平衡部件和子系统；进行组件设计与材料集成；研发可逆燃料电池系统；优化系统设计、杂交与工艺强化。 2. 氢输送 - 多种输送方式：包括气态管拖车（小量运输关键方式，需提升容器寿命、降成本与增容量）、液态罐车（适用于稳定大量需求区域及国际运输，液化技术能耗高需创新）、管道（高需求区域经济但资本密集，需研发新组件与材料）、化学氢载体（新兴高效方式，一/双向载体各具特点，处于商业化初期）。 - 研发重点示例：研究材料在高压/低温下与氢的兼容性；创新氢液化技术；开发氢存储、运输和释放的载体材料与催化剂；研制低成本分配和加注的创新组件。 3. 氢存储 - 存储技术分类：物理存储（气态高压罐、低温液态存储，地质存储有潜力但需降成本保安全）和材料存储（金属氢化物、吸附剂、化学氢载体，可低压高密度存储，但大多未商业化，需研发优化）。 - 研发重点示例：全方位降低成本；研发高压罐用低成本高强度碳纤维；开发与氢兼容的耐用安全材料；开展液氢及低温存储的低温研发；寻找优化氢存储材料；提升化学氢载体往返效率；研究氢以化学能载体用于涡轮机存储；进行地质存储的识别、评估与示范；开展系统分析与目标优化；研发安全高效存储的传感器等技术。 4. 转换技术 - 燃料电池与燃烧：燃料电池（PEMFC 适用于交通等领域，SOFC 用于固定发电，需降低成本、提高耐久性与效率）和氢燃烧（可用于发电，需提升燃烧性能与效率）。 - 研发重点示例：PEMFC 提高催化剂活性与耐久性、优化组件与系统；SOFC 降低成本、解决高温问题、提升集成度；燃烧技术拓宽氢浓度范围、优化设计与控制、研究燃烧现象与开发新技术。 5. 应用领域 - 交通领域：氢燃料电池车用于重卡等难脱碳应用，氢可合成燃料，面临基础设施与供应链挑战。研发重点是提升燃料电池和氢存储技术性能、建立供应体系与标准。 - 工业领域：炼油、氨生产等大量用氢，钢铁、水泥等行业氢替代潜力大，需降低成本满足工业需求，研发集中于优化工艺与降低氢成本。 - 发电与储能：燃料电池和氢燃烧用于发电，氢可电网储能与调节，需解决设备兼容性与技术集成问题，研发重点是提升发电效率与可靠性、优化储能系统。 - 综合能源系统：氢与可再生、化石、核能结合的混合能源系统可提升能源利用效率与稳定性。如可再生能源与氢电解储能、化石能源与氢技术协同、核能制氢与应用，研发聚焦系统集成优化与新技术开发。