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2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

导读: 2018年氢能技也紧紧围绕“降本提效”这一核心,取得了一系列令人振奋的成果。OFweek氢能网整理了2018年氢能十大技术成果(排名不分先后),以供行业读者参考。

OFweek氢能网讯:随着全球“氢经济”概念的不断深化,氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。

氢能和燃料电池技术的快速发展为能源动力的变革以及“氢经济”的发展成熟带来重大契机。

从1839英国物理学家威廉·葛洛夫制作了首个燃料电池,氢能和燃料电池的研发和应用已经走过了179年的历史,氢能和燃料电池技术不断升级。

但站在氢能大规模商业应用的前夜,提高制氢效率、廉价制氢、安全储运氢气、燃料电池关键零部件的稳定性、耐久性提升等仍是行业必须攻克的关键问题。

2018年氢能技也紧紧围绕“降本提效”这一核心,取得了一系列令人振奋的成果。OFweek氢能网整理了2018年氢能十大技术成果(排名不分先后),以供行业读者参考。

1、新源动力燃料电池突破5000小时耐久性验证

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年3月,中科院大连化物所对外发布消息称,其持股企业新源动力开发的HYMOD-300型车用燃料电池电堆???,经寿命测试和整车应用验证,突破了车用燃料电池5000小时的耐久性难关。

技术突破:该产品是中国首例自主研发,且耐久性超越5000小时的燃料电池产品。据称,该产品还实现了电堆-10℃环境下的低温启动,以及-40℃下的储存。

商业化进展:现已成功应用于荣威750燃料电池轿车、上汽大通FCV80等车型。

2、武汉喜玛拉雅光电燃料电池催化剂国产化取得重大突破

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年3月,武汉喜玛拉雅光电对外宣称,自主研发的燃料电池Pt/C催化剂量产技术已取得重大突破,打破了氢燃料电池核心材料长期被国外垄断的局面。

技术突破:喜马拉雅光电催化剂产能达到1200g/天规模(满足40台36kw燃料电池电堆使用),并具备多类型催化剂产品大规模工业化生产条件;通过采用连续合成工艺,其催化剂产品各项指标可控制在±1%以内;采用优化载体处理工艺,载体循环寿命达到国际商用同等催化剂的5倍以上等。

商业化进展:已应用在中科院、高校和多家燃料电池公司的燃料电池电堆中,市场反应良好。

3、CSIRO开发“氢-氨”转换技术

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年8月,澳大利亚联邦科工研究组织(CSIRO)开发出一套基于金属薄膜的“氢-氨”转换新技术。

技术突破:新系统以化学的形式,借助“膜反应器”技术,将氢能以氨气的形式进行存储,有望解决氢燃料电池技术低储能密度,易燃和难以运输的缺陷。

商业化应用:目前首批应用CSIRO“氢-氨”转换新技术改造的氢燃料电池汽车 丰田Mirai和现代Nexo成功进行了路测,丰田和现代都对该技术给予了厚望,并且向技术团队投资。

4、日本开发耐久性提高5倍的燃料电池电解质薄膜

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年9月,日本内阁府、日本科学技术振兴机构(JST)和旭硝子公司联合公告称,已开发出机械耐久性(干湿循环耐久性)是传统产品5倍的电解质薄膜。

技术突破:新产品使用了AGC的氟碳聚合物技术及大学擅长的膜结构分析和模拟技术,厚度仅5μm,是常规产品膜厚度的五分之一,预计燃料电池堆的尺寸将减少30%,同时可以提高燃料电池电力输出。

商业化应用:该研发产品将在未来几年内进行流程开发和系统验证,进而推向市场。

5、布朗大学开发高耐久燃料电池催化剂

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年10月,美国布朗大学官网消息称,校内研究人员开发出一种新型合金催化剂,既能在燃料电池测试中保持良好的反应性和耐用性,又能减少铂的使用。

技术突破:为解决燃料电池内部,催化剂非贵金属部分易被氧化并迅速浸出的情况,新产品将铂原子的外壳与其核心中有序的铂和钴原子层结合,有序的原子层有助于收紧外壳并?;ゎ?,这使得催化剂更具反应性和耐用性。

测试结果显示,新催化剂具有0.56安培/毫克的初始活性和30000循环0.45安培的活性,超过了美国能源部(DOE)2020年的目标。

商业化进展:已申请临时专利,将继续开发和改进该催化剂产品。

6、德国液体有机氢载体获德国总统科技创新奖

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年10月,LOHC技术(液体有机氢载体)的联合开发者被授予2018年德国总统科技创新奖“Deutscher Zukunftspreis”。

技术突破:该储氢技术把氢气与非爆炸性和无毒的载体液体结合,并在需要时再次释放氢气。因此,Hydrogenious Technologies的专利技术可以高效,安全地储存氢气。在LOHC中,氢气可以在传统的燃料基础设施中运输,并且适用于长距离全球运输。

商业化进展:该技术目前已可以应用于市场。

7、MAN Cryo开发船用液氢燃料系统

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年12月,MAN Cryo与挪威的Fjord1和Multi Maritime紧密合作,开发了液化氢的船用燃气系统。

技术突破:Multi Maritime的Fjord1氢气罐设计,包括完全集成的MAN Cryo  - 氢燃料气体系统,已获得DNV-GL船级社初步批准(AIP)。该奖项的重要性在于该系统是全球首个获得此类批准的海洋系统设计。

该系统具有可扩展性,可轻松适应不同的运输类型,尺寸和条件。该设计适用于甲板上下甲板应用,为船舶设计人员提供了灵活性,可以在效率,货物或乘客空间方面优化设计。

商业化进展:正在挪威进行商业化推广尝试。

8、伯克利使用MOF创造了储氢新纪录

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年12月,由加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员领导的一个小组利用金属有机框架(MOFs)创造了正常运行条件下储氢能力的新纪录。

技术突破:通过测试四种不同化合物——两种含镍和两种含钴作为配位金属,研究人员发现MOF称为Ni2(m-dobdc)在一系列压力和温度下显示出最高的储氢能力。

在环境温度和比现有氢气车辆低得多的油箱压力下,Ni2(m-dobdc)创造了每升MOF晶体11.9克燃料的储氢能力的新记录。在相同条件下,MOF具有比压缩氢气显着更大的存储容量。

商业化进展:尚处于继续研发阶段。

9、中科大研制出高性能低成本的电解“水制氢”催化剂

2018年12月,中国科学技术大学俞书宏教授团队和高敏锐教授团队合作,研制出一种高性能低成本的新型三元纳米片电催化剂,展现出工业级的优异电解水制氢潜能。

技术突破:研究人员通过采用电化学沉积和固相磷化两步反应,设计并成功制备了镍掺杂的磷化钴三元纳米片电催化剂,该催化剂产品在中性条件下,同时展现出优异的水还原和氧化电催化活性和稳定性。

实验人员将这种三元材料作为中性水全分解电解池的阴极和阳极,发现其性能优于以商业贵金属材料作为电极制备的电解池,展现出工业级电解水制氢的潜能,为发展廉价三元过渡金属磷化物作为电极,用于中性水电解制氢提供了新的思路。

商业化进展:具有潜在的商业应用前景,仍处于实验室阶段。

10、美国阿贡国家实验室新型燃料电池催化剂铂用量减少75%

2018年氢能十大技术成果:“降本提效”是核心主题

2018年12月,美国能源部阿贡国家实验室的研究人员在《科学》杂志发表文章称,已研发出新型燃料电池催化剂,该产品仅使用目前技术约25%的铂用量,仍然保持了全部金属供应电化学反应的活性和稳定性。

技术突破:为减少反应过程所需铂金量,研究人员首先调整了金属形状,使几层纯铂原子覆盖钴铂合金纳米粒子核心,使用铂-钴核壳合金制造更多催化活性颗粒,扩散到催化剂表面。

当燃料电池需要增加电流时,研究人员通过生产具有催化活性的无铂族金属基板提高效率,通过作为前体支持钴-铂合金纳米粒子,使团队能够制备钴-氮-碳复合基板。在该基质中,自身能够断裂氧键并与铂共同起到协同作用的催化活性中心,均匀地分布在铂-钴颗粒附近。

通过加热含钴金属-有机骨架,使一些钴与有机物相互作用并形成不含PGM的基质。同时,剩余的钴原子被还原成良好分散并遍及基底的小金属簇,随后加入铂并将混合物退火以形成铂-钴核-壳颗粒,被无PGM的活性位点包围。随着活性的提高,新催化剂的耐久性优于任何一种组分。

商业化进展:将进行进一步研发、改进。

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