IEA氢能与燃料电池技术路线图提出研发行动建议
国际能源署（IEA）6月30日发布《氢能及燃料电池技术路线图》报告指出[1]，氢能作为一种灵活的能源载体可以由多种一次能源产生，且可以高效转化为其它终端能源形式利用，在交通、储能、工业与建筑等领域具有独特的优势和很好的应用前景。为帮助各国实现氢能的巨大潜力，IEA在路线图中提出了氢能生产、储存、输配以及燃料电池应用等方面的研发行动建议与完成时间节点。
表1 IEA氢能与燃料电池技术路线图研发行动建议
| 主题 |
研发行动建议 |
时间节点 |
| 氢能生产 |
质子交换膜电解槽：通过优化制造工艺、开发更耐用聚合物膜和减少贵金属用量将成本降至800美元/kW，效率提高至80%（HHV）以上，寿命延长至8万小时以上，堆栈容量提高到数兆瓦级，整体系统容量提高到百兆瓦级。 |
2025-2030 |
|
碱性电解槽：将成本降至900美元/kW，效率提高至75%（HHV）以上。通过实现更高运行温度与压力提高电流密度。降低运维成本，通过削减最小负荷提高运行灵活性。 |
2025-2030 | |
|
固体氧化物电解槽：验证商业规模应用，将寿命延长至2万小时以上，年均衰减率低于8%。实现最低的运行灵活性以响应未来电力市场需求。 |
2025-2030 | |
| 氢能储存 |
地下储氢：建立适合地下储氢的场址清单。发展盐穴储氢的示范项目并验证将投资成本降至1美元/kW的可行性。验证在废气油气田和地下蓄水层储氢的可行性。 |
2025-2035 |
|
加压储氢罐：将车载高压储氢罐材料成本降至15美元/kWh。 |
2025 | |
|
低温与液化储氢：提高液化效率，将能量损失降至30%以下。通过改进绝热性与提高压力减少蒸发损耗。 |
2030-2035 | |
|
金属氢化物和碳纳米结构材料储氢：持续开展研发，深入探索固态储氢解决方案的潜在应用。 |
持续进行 | |
| 氢能输运分配 |
氢能运输：将牵引式挂车气态氢运输能力提高至900 kg以上，提高压力以降低加氢站点的压缩工作。 |
2025 |
|
氢能分配：根据地区特色和氢能生产方式定义优化的加氢站布局，包括氢形态（气态或液态）、规模、压力和压缩方案等。定义标准的加氢压力。研究模块化或移动式加氢设施。减小加氢站占地面积。设计用户友好和标准的分配器。将日分配氢气量200 kg的小型地区加氢站点的投资成本降至100万美元以下。 |
2020-2025 | |
|
氢能压缩：将投资成本降至300美元/kW以下，88 MPa的压缩器成本更低。确定从氢能生产到站点销售每个环节的氢气压缩水平。 |
2020-2025 | |
| 燃料电池 |
车用质子交换膜燃料电池：通过优化制造工艺和减少贵金属用量将实际制造成本降至80美元/kW以下，寿命至少为5000小时。降低对氢杂质的敏感度。 |
2025 |
|
发电用质子交换膜燃料电池：通过同时降低电池堆和平衡部件成本将投资成本降至800美元/kW以下。系统效率提高至50%，寿命延长至8万小时。降低对氢杂质的敏感度，验证大容量电池堆可行性，实现兆瓦级规模。 |
2025-2030 | |
|
碱性燃料电池：将技术寿命延长至1万小时以上。 |
2025-2030 | |
|
固体氧化物燃料电池：在衰减率可接受的前提下将电池实际寿命延长至5万小时以上。提高运行灵活性。将投资成本降至2000美元/kW以下。 |
2025-2035 | |
| 燃料电池汽车 |
建立加氢站加注压力和加注口形状的国际标准。 |
2020 |
|
相比于混合动力汽车的售价不高于15%，而年产量更高。减少储氢罐的体积与重量，将车载储氢成本降至15美元/kWh以下。实现车辆燃料经济性为每百公里耗氢0.8 kg。 |
2025 | |
|
实现车辆燃料经济性为每百公里耗氢0.6 kg，进一步减少储氢罐尺寸，实现续航里程500公里以上。 |
2035 |
（陈伟）