日本NEDO发布重型车辆燃料电池技术开发路线图

作者: 2022-07-11 11:38 来源:
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318日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发布《重型车辆燃料电池技术开发路线图》[1],提出了技术开发重点和技术、经济指标,以实现到2030年的普及。路线图明确了膜电极、电解质材料、电极催化剂等6个方面的研发路线。

1、膜电极

关键技术开发:未来5年,开发能够支持更宽运行温度(-30~120℃)的膜电极,载铂量为0.24毫克/平方厘米情况下提升性能和耐久性,离聚物覆层形态控制、催化剂层结构优化;未来6~10年,扩展膜电极运行温度至超过120℃,开发高电位高活性膜电极技术。

实用技术开发:未来6~10年,实现燃料电池堆更高性能和更高耐久性,开发更宽运行温度(-30~120℃)膜电极的低成本量产工艺;未来11~15年,进一步提升燃料电池堆性能,支持更宽运行温度条件,减少贵金属用量,降低成本。

基础技术开发(评估、分析技术等):未来15年内,分析催化剂、电解质和膜电极内部的高耦合性和耐久性,探明膜电极中的水分、气体和质子传输现象,明确电极形成过程、相界面设计。

2、电解质材料

探索型研究/基础研究:未来5年,低温/高湿度~高温(120℃以上)/极低湿度材料开发,功能性增强层材料开发。

关键技术开发:未来5年,开发能够支持更宽运行温度(-30~120℃)的膜和离聚物技术,开发提高膜耐久性的技术(增强层、自由基清除剂、提高阻气性),提高低温/高湿度-高温/低湿度条件下的质子传导率,改善离聚物的透氧性并减缓对催化剂的特定吸附;未来6~10年,开发能够支持更宽运行温度(-30~120℃以上)的质子膜和离聚物技术。

实用技术开发:未来6~10年,开发更宽运行温度(-30~120℃)质子膜量产工艺,开发高耐久性技术;未来11~15年,支持更宽运行温度,降低成本。

基础技术开发(评估、分析技术等):未来15年内,探明质子膜中的水分、气体和质子传输现象,探明电解质膜老化机理。

3、电极催化剂

探索型研究/基础研究:未来5年,探索新型高电位、高活性阴极催化剂和非贵金属催化剂。

关键技术开发:未来5年,开发能够支持更宽运行温度(-30~120℃)的催化剂技术,减少贵金属使用量,开发提高空气极活性和耐久性的技术,抑制碳载体老化、开发非碳载体材料技术,开发抗氧化性、抑制过氧化氢生成、抗杂质的燃料极催化剂技术;未来6~10年,开发新型高电位、高活性阴极催化剂和非贵金属催化剂技术。

实用技术开发:未来6~10年,开发更宽运行温度(-30~120℃)电极催化剂膜量产工艺,开发高耐久性技术,开发从报废燃料电池中回收贵金属的技术;未来11~15年,支持更宽运行温度,减少贵金属用量,降低成本。

基础技术开发(评估、分析技术等):未来15年内,探明电极表面反应机理和电极催化剂退化机理。

4、隔板、气体扩散层、密封结构等

关键技术开发:未来5年,开发降低气体扩散阻力的技术,与其他组件结合优化气体扩散层和微孔层性能,开发具有高耐腐蚀性和降低接触电阻的隔板技术,开发更宽运行温度(-30~120℃)的垫片、粘合剂技术。

实用技术开发:未来6~10年,开发隔板、气体扩散层、垫片的量产技术(隔板生产速度<1/张),开发快速粘合技术(循环时间<1/单池),开发高耐久性技术;未来11~15年,支持更宽运行温度,降低成本。

5、实用技术/配套设备

关键技术开发:未来5年,开发膜电极、隔板的高速量产技术。

实用技术开发:未来10年,大幅提升冷却性能,开发支持高温运行的空压机和增湿器,开发燃料电池堆量产技术;未来11~15年,通过提高功率密度大幅减少材料使用量,简化系统、缩小电堆尺寸。

6、基础技术

实用技术开发:未来10年,性能、耐久性分析技术和电池评估技术在产业中的应用和示范;未来11~15年,开发检测/分析技术,以及基于现象和机理的燃料电池电堆设计技术。

基础技术开发(评估、分析技术等):未来15年内,提升检测技术的时间、空间分辨率,提升计算科学技术的规模和精度,基于模型/数据驱动的材料设计,开发电堆/电池系统设计方法,使用人工智能/自主技术探索材料,在原子和分子水平上确立燃料电池材料设计方法和创新材料探索方法。                                         (岳芳)



[1] 大型商用モビリティ(HDV)向け燃料電池の技術開発ロードマップを公開. https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101524.html

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