理聚合物电池寿命 “可再生能源与氢能技术”重点专项2018年度项目申报指南建议

原标题：“可再生能源与氢能技术”重点专项2018年度项目申报指南建议

为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，以及《“十三五”国家科技创新规划》、《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》、《能源技术创新“十三五”规划》和《可再生能源中长期发展规划》等提出的任务，国家重点研发计划启动实施“可再生能源与氢能技术”重点专项。理聚合物电池寿命根据本重点专项实施方案的部署，现提出2018年度项目申报指南建议。

本重点专项总体目标是：大幅提升我国可再生能源自主创新能力，加强风电、光伏等国际技术引领；掌握光热、地热、生物质、海洋能等高效利用技术；推进氢能技术发展及产业化；支撑可再生能源发电平价上网，大面积区域供热，规模化替代化石燃料，为能源结构调整和应对气候变化奠定基础。

本重点专项按照太阳能、风能、生物质能、地热能与海洋能、氢能、可再生能源耦合与系统集成技术6个创新链（技术方向），共部署38个重点研究任务。专项实施周期为5年（2018-2022年）。其中，与氢能与燃料电池相关的如下：

5. 氢能

5.1 太阳能光、光电催化/热分解水制氢基础研究（基础研究类）

研究内容：面向高效低成本绿色制氢需求，研究太阳能光、光电催化/热分解水制氢的理论和方法。具体包括：光催化剂微结构对光吸收、光生载流子分离、输运的影响机制及其高效光吸收、宽光谱响应光催化制氢材料体系的构建；光催化制氢反应器催化反应动力学及其与太阳能聚光系统耦合优化设计方法；光电催化制氢多层复合界面间的协同作用和光生电荷在各层间的传输机制及其水分解反应动力学；高效聚焦太阳能光电分解水制氢系统的构建；直接太阳能热化学转化制氢机理及制氢反应体系设计方法。

考核指标：揭示光（电）催化制氢构效关系和多界面能量传递与损失机制；建立太阳能光（电）催化、热化学反应器设计理论与方法；太阳能光解水制氢转化效率≥10%，稳定性≥3000h。

5.2 基于储氢材料的高密度储氢基础研究（基础研究类）

研究内容：面向高密度安全储氢需求，研究基于储氢材料的高密度储氢理论和方法。具体包括：可逆氢化物吸/放氢热力学和动力学调控机理及其双向催化对吸放氢动力学的改良机制；不可逆氢化物可控催化放氢动力学及高集成度放氢系统的构建；储氢新材料的创制及其吸/放氢新机理；储氢系统吸/放氢过程中的氢热耦合机理及高密度设计方法；氢的高密度储运技术路线战略研究。

考核指标：阐明储氢材料吸放氢热力学和动力学调控机理及其构效关系，建立高密度储氢系统设计理论及方法；研制的高密度可逆储氢系统重量储氢密度≥5.0wt%；高集成的不可逆氢化物可控放氢系统最大放氢密度≥6.0wt%；新一代高容量储氢材料重量储氢密度≥7.0wt%。

5.3 高效固体氧化物燃料电池退化机理及延寿策略研究（基础研究类）

研究内容：针对固体氧化物燃料电池（SOFC）发电过程的长寿命运行关键科学问题开展研究。具体包括：多相、多组分、多尺度、多物理场的燃料电池传热、传质过程及电化学过程；电池材料劣化和电池性能衰减机理，电池结构和运行条件对电池寿命影响及延寿策略；长寿命低成本电解质材料，耐中毒催化剂以及高稳定性高温密封和金属连接体新材料；电池温度场-应力场耦合效应与低内应力长寿命电池结构设计；辅助系统（BOP）动静态分析与效率优化的热电管控策略。

考核指标：提出电池传热、传质过程及电化学过程建模和仿真方法；实现千瓦级电堆的多物理场耦合仿真模拟；完成长寿命电池的结构设计和验证，短堆（500W）发电效率≥60%（在300mA/cm2电流密度条件下），电效率衰减≤0.5%/千小时（不小于5000h测试）；完成系统BOP建模和动静态模拟仿真，提出效率优化与热电管控方法。

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