國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局此前在內(nèi)部系統(tǒng)印發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》，同時(shí)發(fā)布了《能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)新行動(dòng)路線圖》，提出了15項(xiàng)重點(diǎn)創(chuàng)新任務(wù)，包括煤炭清潔高效利用技術(shù)創(chuàng)新、先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新、先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新等。
在當(dāng)下燃料電池技術(shù)話題重新被點(diǎn)燃的背景下，我們研讀一下上述計(jì)劃和路線圖，有助于辨析發(fā)展路向、厘清認(rèn)識(shí)誤區(qū)。供諸君參考。
一、重點(diǎn)任務(wù)
1.研究基于可再生能源及先進(jìn)核能的制氫技術(shù)、新一代煤催化氣化制氫和甲烷重整/部分氧化制氫技術(shù)、分布式制氫技術(shù)、氫氣純化技術(shù)，開(kāi)發(fā)氫氣儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵材料及技術(shù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本氫氣的制取、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、應(yīng)用一體化，以及加氫站現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氫、制氫模式的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣應(yīng)用。
2.研究氫氣/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）技術(shù)、甲醇/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（MFC）技術(shù)，解決新能源動(dòng)力電源的重大需求，并實(shí)現(xiàn)PEMFC電動(dòng)汽車及MFC增程式電動(dòng)汽車的示范運(yùn)行和推廣應(yīng)用。
3.研究燃料電池分布式發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用并推廣。
二、戰(zhàn)略方向
1.氫的制取、儲(chǔ)運(yùn)及加氫站。重點(diǎn)在大規(guī)模制氫、分布式制氫、氫的儲(chǔ)運(yùn)材料與技術(shù)，以及加氫站等方面開(kāi)展研發(fā)與攻關(guān)。
2.先進(jìn)燃料電池。重點(diǎn)在氫氣/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）、甲醇/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（MFC）等方面開(kāi)展研發(fā)與攻關(guān)。
3. 燃料電池分布式發(fā)電 。 重點(diǎn)在質(zhì)子交換膜 燃 料 電 池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、金屬空氣燃料電池（MeAFC），以及分布式制氫與燃料電池（PEMFC 和 SOFC）的一體化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成等方面開(kāi)展研發(fā)與攻關(guān)。
三、創(chuàng)新目標(biāo)
1.2020 年目標(biāo)。建立健全氫能及燃料電池規(guī)模化應(yīng)用的設(shè)計(jì)、工藝、檢測(cè)平臺(tái)。基本掌握高效氫氣制備、純化、儲(chǔ)運(yùn)和加氫站等關(guān)鍵技術(shù)，以及低成本長(zhǎng)壽命電催化劑技術(shù)、聚合物電解質(zhì)膜技術(shù)、低鉑載量多孔電極與膜電極技術(shù)、高一致性電堆及系統(tǒng)集成技術(shù)，突破關(guān)鍵材料、核心部件、系統(tǒng)集成、過(guò)程控制等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氫能及燃料電池技術(shù)在動(dòng)力電源、增程電源、移動(dòng)電源、分布式電站、加氫站等領(lǐng)域的示范運(yùn)行或規(guī)模化推廣應(yīng)用。其中，PEMFC電源系統(tǒng)額定輸出功率 50~100kW、系統(tǒng)比功率≥300Wh/kg、電堆比功率 3000W/L 以上、使用壽命 5000hr 以上；MFC 電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)額定輸出功率 5~10kW、系統(tǒng)比能量≥345Wh/kg、使用壽命 3000hr以上;開(kāi)發(fā)出接近質(zhì)子膜燃料電池操作溫度、儲(chǔ)氫容量高于 5wt%的儲(chǔ)氫材料或技術(shù)，及長(zhǎng)距離、大規(guī)模氫的儲(chǔ)存及運(yùn)輸技術(shù)。
2.2030 年目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模氫的制取、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、應(yīng)用一體化，實(shí)現(xiàn)加氫站現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)氫、制氫模式的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣應(yīng)用；完全掌握燃料電池核心關(guān)鍵技術(shù)，建立完備的燃料電池材料、部件、系統(tǒng)的制備與生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)燃料電池和氫能的大規(guī)模推廣應(yīng)用。其中，PEMFC 分布式發(fā)電系統(tǒng)使用壽命達(dá)到 10000hr 以上、SOFC 分布式發(fā)電系統(tǒng)使用壽命達(dá)到 40000hr 以上、MeAFC 分布式發(fā)電系統(tǒng)使用壽命達(dá)到 10000hr 以上。
3.2050 年展望。實(shí)現(xiàn)氫能和燃料電池的普及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氫能制取利用新探索的突破性進(jìn)展。
四、創(chuàng)新行動(dòng)
1.大規(guī)模制氫技術(shù)。研究基于可再生能源和先進(jìn)核能的低成本制氫技術(shù)，重點(diǎn)突破太陽(yáng)能光解制氫和熱分解制氫等關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)示范系統(tǒng)；突破高溫碘-硫循環(huán)分解水制氫及高溫電化學(xué)制氫，完成商業(yè)化高溫核能分解水制氫方案設(shè)計(jì)。研發(fā)新一代煤催化氣化制氫和甲烷重整/部分氧化制氫技術(shù)。
2.分布式制氫技術(shù)。研究可再生能源發(fā)電與質(zhì)子交換膜/固體氧化物電池電解水制氫一體化技術(shù)，突破高效催化劑、聚合物膜、膜電極和雙極板等材料與部件核心技術(shù)，掌握適應(yīng)可再生能源快速變載的高效中壓電解制氫電解池技術(shù)，建設(shè)可再生能源電解水制氫示范并推廣應(yīng)用；研究分布式天然氣、氨氣、甲醇、液態(tài)烴類等傳統(tǒng)能源與化工品高效催化制氫技術(shù)與工藝，以及高效率低成本膜反應(yīng)器制氫和氫氣純化技術(shù)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫模式并示范應(yīng)用。
3.氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。開(kāi)發(fā) 70Mpa 等級(jí)碳纖維復(fù)合材料與儲(chǔ)氫罐設(shè)備技術(shù)、加氫站氫氣高壓和液態(tài)氫的存儲(chǔ)技術(shù)；研發(fā)成本低、循環(huán)穩(wěn)定性好、使用溫度接近燃料電池操作溫度的氮基、硼基、鋁基、鎂基和碳基等輕質(zhì)元素儲(chǔ)氫材料；發(fā)展以液態(tài)化合物和氨等為儲(chǔ)氫介質(zhì)的長(zhǎng)距離、大規(guī)模氫的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)高活性、高穩(wěn)定性和低成本的加氫/脫氫催化劑。
4.氫氣/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）技術(shù)。針對(duì)清潔高效新能源動(dòng)力電源的重大需求，重點(diǎn)突破 PEMFC 的低成本長(zhǎng)壽命電催化劑、聚合物電解質(zhì)膜、有序化膜電極、高一致性電堆及雙極板、模塊化系統(tǒng)集成、智能化過(guò)程檢測(cè)控制、氫源技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù)，解決 PEMFC 性能、壽命、成本等關(guān)鍵問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn) PEMFC電動(dòng)汽車的示范運(yùn)行和推廣應(yīng)用。
5.甲醇/空氣聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（MFC）技術(shù)。針對(duì)清潔高效新能源動(dòng)力電源的重大需求，重點(diǎn)突破 MFC 耐高溫長(zhǎng)壽命電催化劑、新型耐高溫聚合物電解質(zhì)膜、有序化膜電極、一體化有機(jī)燃料重整、高溫條件下電堆系統(tǒng)集成優(yōu)化、智能控制等核心關(guān)鍵技術(shù)，并實(shí)現(xiàn) MFC 在電動(dòng)汽車上應(yīng)用的示范運(yùn)行和推廣應(yīng)用（無(wú)需制氫、儲(chǔ)氫、加氫站）。
6.燃料電池分布式發(fā)電技術(shù)。重點(diǎn)研發(fā)質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）及氫源技術(shù)、固體氧化物燃料電池技術(shù)（SOFC），以及金屬空氣燃料電池（MeAFC）技術(shù)。在分散電站工況條件下，突破PEMFC、SOFC、MeAFC 燃料電池關(guān)鍵材料、核心部件、系統(tǒng)集成和質(zhì)能平衡管理等關(guān)鍵技術(shù)，建立分布式發(fā)電產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)千瓦至百千瓦級(jí) PEMFC 系統(tǒng)在通訊基站和分散電站等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用；實(shí)現(xiàn)百千瓦至兆瓦級(jí) SOFC 發(fā)電分布式能源系統(tǒng)示范應(yīng)用，發(fā)電效率 60%以上，并開(kāi)發(fā)適于邊遠(yuǎn)城市和工礦企業(yè)等分布式電站；實(shí)現(xiàn) MeAFC 系統(tǒng)在智能微電網(wǎng)、通訊基站和應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域的示范運(yùn)行或規(guī)模應(yīng)用。
