山西科技重大专项项目指南:3个氢能项目

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10月22日,山西科技局发布了《关于发布山西省科技重大专项项目指南的通知》,据了解,本批项目指南涉及能源革命、新材料、高端装备制造和生物产业(药食同源道地中药材功能食品)等4个产业,共计36项。其中能源革命产业18项,新材料产业6项、高端装备制造产业11项、生物产业1项。细分类型来看,共有3个项目与氢领域有关。

1、项目:煤层气高效合成金刚石等高值利用产业化示范

研究目标:根据国家重大战略需求和山西煤炭产业转型要求,结合我省资源特色,探索煤层气高附加值产业化利用新路径,建立煤层气高效合成金刚石等高值化产品生产线。以金刚石为例,建成年产百万克拉的煤层气合成金刚石生产示范区,形成满足机械、电子、航空航天、国防军工及核工业等领域应用要求的系列金刚石产品,基本实现金刚石原材料及产品的自给自足,提升我国金刚石行业的国际竞争力。

研究内容:研发煤层气高效合成金刚石产业化生产专用核心设备;攻克大面积(直径≥150 mm)多晶金刚石膜的关键生产技术;攻克克拉级单晶金刚石的关键生产技术;研发出煤层气等离子体辅助催化制氢技术,设计制造模块化装置;开发煤层气合成金刚石尾气负压回收系统;开发并形成金刚石系列深加工产品。

考核指标:建立包括煤层气发电、煤层气提纯、煤层气制氢、金刚石生产、反应尾气回收利用等系统组成的完整的煤层气合成金刚石生产线,提供相对完善的大面积多晶(直径≥150 mm)金刚石及克拉级单晶金刚石生产技术方案;年产低、中、高品级金刚石100万克拉左右,年消耗煤层气1000万立方米以上,煤层气利用率>90%,减少CO2排放量80%;形成系列金刚石深加工产品,基本满足我国相关应用需求。

2、项目:低成本高效率氢燃料电池关键技术及工程示范

项目目标:依托我省我丰富的氢能资源,开展低成本、高能效氢燃料质子交换膜燃料电池(PEMFC)动力系统关键技术研发,通过与国内外重点企业合作,实现氢燃料电池系统产业化应用示范目标。解决质子交换膜燃料电池性能、寿命、成本等关键问题,并实现质子交换膜燃料电池电动汽车的示范运行和推广应用。相关技术达到国内一流水平,引领山西省氢能产业链的发展,并建设山西省氢燃料电池联合研究中心。

研究内容:高稳定、低成本的低贵金属/非贵金属催化剂的制备;高性能质子交换膜材料规模化制备技术及膜电极长寿命周期设计技术;高性能、低成本的电极材料研发及规模化制备技术;高一致性质子交换膜燃料电池电堆系统的水、气、热管理技术;质子交换膜燃料电池电堆系统集成技术及控制技术;质子交换膜燃料电池的状态监测、故障诊断、智能管理与主动保护技术;高效储氢材料开发;低成本、高能效质子交换膜燃料电池系统工程化放大研究。

考核指标:氢燃料质子交换膜燃料电池电源系统额定输出功率50~80kW;电堆体积比功率3000W/L以上;铂用量小于0.5g/kW;使用寿命5000h以上;开发出接近质子交换膜燃料电池操作温度的储氢材料或技术;完成氢燃料电动汽车的小批量装车示范推广(不少于10台)。

3、项目:中重卡燃料电池动力系统及整车集成技术

研究目标:整合国内优秀的氢燃料电堆资源,完成中重卡燃料电池动力系统的开发应用,具备国内先进水平,实现氢燃料电池中重卡产业化,建成与技术要求相匹配的自动化生产线,促进地区氢燃料汽车产业链落地。

研究内容:研究中重卡汽车燃料电池动力系统匹配、能量管理、故障诊断和容错控制技术;研究燃料电池系统安全控制技术、整车综合热管理技术;研究燃料电池中重卡汽车整车优化设计和集成技术;开展燃料电池中重卡汽车动力系统与整车工程化开发;建立中重卡燃料电池动力系统技术平台,开展中重卡燃料电池动力系统装车示范运行。

考核指标:氢燃料电池发动机额定功率≥35kW,低温启动≤-20℃,装车使用寿命≥5000h(实车测试≥1000h,根据系统实测数据测算寿命)。研发燃料电池系统的防燃防爆装置,准确判别燃料电池系统发生热失控的临界条件,热失控探测时间≤1秒,控制整车燃烧爆炸风险。开展整车优化匹配,实现0-50km/h加速时间≤20秒,最大爬坡度≥20%。研发氢燃料电池进气系统、整车结构、能量回收等多领域协同技术,实现氢耗≤8.0kg/100km(工况法),续驶里程≥400km(40km/h等速工况法),30分钟最高车速≥80km/h。开展小批量示范运行,实现装车应用不低于5辆。

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