近日，國家重點研發(fā)計劃“催化科學(xué)”2022年度項目申報指南公開征求意見，其中包括5個氫能項目，分別為：
4.1 電解水制氫耦合催化選擇氧化*
研究內(nèi)容：針對基于可再生能源電解水制氫的陽極析氧反應(yīng)過電位高、產(chǎn)氧價值低的問題，發(fā)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(yīng)。通過耦合有機(jī)合成、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、塑料降解等反應(yīng)，降低電解水過電位，提升產(chǎn)氫效率，揭示氧化反應(yīng)和質(zhì)子還原反應(yīng)的協(xié)同機(jī)制；匹配電解反應(yīng)器中電解液、隔膜等單元，開發(fā)完整的小試裝置。
考核指標(biāo)：實現(xiàn)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(gòu)建功率210kW的電解原型器件。
4.2 陰離子交換膜電解水制氫研究*
研究內(nèi)容：發(fā)展基于廉價豐產(chǎn)元素的高效析氫、析氧電催化劑理性設(shè)計方法及宏量可控制備策略，研制高離子電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性陰離子交換膜，研究電催化劑與堿性固態(tài)電解質(zhì)相界面電荷傳輸和氣體擴(kuò)散行為；發(fā)展電催化反應(yīng)過程強(qiáng)化策略，闡明固態(tài)電解質(zhì)體系中電催化劑的結(jié)構(gòu)動態(tài)演化規(guī)律和失效機(jī)制；構(gòu)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(biāo)：揭示非貴金屬電解水催化劑的構(gòu)效關(guān)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(dǎo)率240 mS，1000小時衰減S10%。發(fā)展固態(tài)電解質(zhì)電解水原位表征技術(shù)，空間分辨率<3 nm。研制10 kW級電解水制氫系統(tǒng)，電耗<4.1kWh/Nm'Hz，功率可在額定功率的20%-120%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
5.2 高效加氫處理催化材料及過程研究
研究內(nèi)容：聚焦油品加氫過程氫氣高效利用與碳減排問題。根據(jù)產(chǎn)品和原料的結(jié)構(gòu)組成，從理論上確定煉油主要加氫工藝過程最優(yōu)氫耗并建立模型；開展加氫處理催化材料精細(xì)結(jié)構(gòu)表征、各主要加氫反應(yīng)動力學(xué)交叉影響研究，發(fā)展加氫處理催化材料精細(xì)結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)制備和精準(zhǔn)后修飾方法；針對
1-2種油品，開發(fā)顯著降低氫氣消耗的選擇性加氫反應(yīng)新工藝。
考核指標(biāo)：實現(xiàn)新加氫處理催化劑及過程在百萬噸級加氫裝置上的工業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)氫氣利用率較現(xiàn)有水平提高20%以上。
5.4 低碳烴類加/脫氫催化微區(qū)熱耦合機(jī)制研究
研究內(nèi)容：聚焦低碳烴類催化加/脫氫過程的熱耦合效應(yīng)對反應(yīng)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(yīng)熱與傳熱的非線性耦合問題，發(fā)展研究催化微區(qū)反應(yīng)熱和反應(yīng)進(jìn)程變化的耦合原位表征技術(shù)和多尺度理論分析方法，揭示催化微區(qū)反應(yīng)熱與傳熱的演變規(guī)律；明確催化微區(qū)結(jié)構(gòu)對強(qiáng)吸放熱反應(yīng)與傳熱的作用機(jī)制，建立催化劑的熱學(xué)性質(zhì)調(diào)控策略和工程制備方法；設(shè)計匹配熱耦合過程的熱交換方式和反應(yīng)形式，開發(fā)綠色能源技術(shù)和過程強(qiáng)化手段，實現(xiàn)典型低碳烴類加/脫氫反應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能減排和高效穩(wěn)定運(yùn)行。
考核指標(biāo)：發(fā)展1-2種反應(yīng)微區(qū)原位熱量測量方法和技術(shù)，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(qiáng)吸放熱反應(yīng)，建立1-2個高效綠色安全示范工程。
6.3 COz催化加氫高效合成甲醇
研究內(nèi)容：聚焦利用源于可再生能源的綠氫與CO2反應(yīng)制甲醇的體系。針對現(xiàn)有Cu基、In基和Zn基催化體系普遍存在選擇性差、反應(yīng)溫度高、易失活等問題，發(fā)展可以大規(guī)模工業(yè)化的熱催化CO：制甲醇新催化劑體系和相應(yīng)技術(shù)。
考核指標(biāo)：實現(xiàn)在較低溫度下，CO2單程轉(zhuǎn)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(xiàn)百公斤級放大制備，完成單管原顆粒催化劑測試。
