5個氫能項目！“催化科學”國家重點專項2022年度項目申報指南發布

 

 

研究內容：針對基于可再生能源電解水制氫的陽極析氧反應過電位高、產氧價值低的問題，發展與電催化制氫相匹配的高附加值、高選擇性電催化陽極氧化反應。通過耦合有機合成、生物質轉化、塑料降解等反應，降低電解水過電位，提升產氫效率，揭示氧化反應和質子還原反應的協同機制；匹配電解反應器中電解液、隔膜等單元，開發完整的小試裝置。

 

考核指標：實現制氫電耗<4.0 KWh/Nm*Hz；在電流密度>500 mA/cm?條件下，陽極選擇性氧化FE>90%，陰極制氫FE>99%，陰極氫氣純度>99.9%；構建功率210kW的電解原型器件。

 

 

研究內容：發展基于廉價豐產元素的高效析氫、析氧電催化劑理性設計方法及宏量可控制備策略，研制高離子電導率、高穩定性陰離子交換膜，研究電催化劑與堿性固態電解質相界面電荷傳輸和氣體擴散行為；發展電催化反應過程強化策略，闡明固態電解質體系中電催化劑的結構動態演化規律和失效機制；構筑適用于波動輸入功率工況的低能耗陰離子交換膜電解水器件。

 

考核指標：揭示非貴金屬電解水催化劑的構效關系，提出電催化活性的多維度描述因子。在1A/cm2電流密度條件下，析氫/析氧過電位低于100/400 mV。膜電導率240 mS，1000小時衰減S10%。發展固態電解質電解水原位表征技術，空間分辨率<3 nm。研制10 kW級電解水制氫系統，電耗<4.1kWh/Nm'Hz，功率可在額定功率的20%-120%范圍內調節。

 

 

研究內容：聚焦油品加氫過程氫氣高效利用與碳減排問題。根據產品和原料的結構組成，從理論上確定煉油主要加氫工藝過程最優氫耗并建立模型；開展加氫處理催化材料精細結構表征、各主要加氫反應動力學交叉影響研究，發展加氫處理催化材料精細結構精準制備和精準后修飾方法；針對

 

1-2種油品，開發顯著降低氫氣消耗的選擇性加氫反應新工藝。

 

考核指標：實現新加氫處理催化劑及過程在百萬噸級加氫裝置上的工業應用，實現氫氣利用率較現有水平提高20%以上。

 

 

研究內容：聚焦低碳烴類催化加/脫氫過程的熱耦合效應對反應過程安全與能耗的影響。針對低碳烴類催化加/脫氫過程中反應熱與傳熱的非線性耦合問題，發展研究催化微區反應熱和反應進程變化的耦合原位表征技術和多尺度理論分析方法，揭示催化微區反應熱與傳熱的演變規律；明確催化微區結構對強吸放熱反應與傳熱的作用機制，建立催化劑的熱學性質調控策略和工程制備方法；設計匹配熱耦合過程的熱交換方式和反應形式，開發綠色能源技術和過程強化手段，實現典型低碳烴類加/脫氫反應系統的節能減排和高效穩定運行。

 

考核指標：發展1-2種反應微區原位熱量測量方法和技術，量熱精度±100 nW，溫度精度±0.1℃；針對低碳烴類催化加/脫氫的典型強吸放熱反應，建立1-2個高效綠色安全示范工程。

 

 

研究內容：聚焦利用源于可再生能源的綠氫與CO2反應制甲醇的體系。針對現有Cu基、In基和Zn基催化體系普遍存在選擇性差、反應溫度高、易失活等問題，發展可以大規模工業化的熱催化CO：制甲醇新催化劑體系和相應技術。

 

考核指標：實現在較低溫度下，CO2單程轉化率大于20%、甲醇選擇性大于95%、甲醇時空收率大于0.50 gwon gant'' h'、壽命大于5000小時；建立1-2套催化劑放大制備方法，實現百公斤級放大制備，完成單管原顆粒催化劑測試。