美國出臺《氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃》

1、美國出臺氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃時間：2004年9月來源：全球科技經(jīng)濟(jì)了望中國科學(xué)技術(shù)信息研究所加工整理2004年2月，美國能源部岀臺了氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃。該計(jì)劃闡述了美國能源安全所面臨的挑戰(zhàn) 及發(fā)展氧經(jīng)濟(jì)的必要性和緊迫性，制定了發(fā)展氧經(jīng)濟(jì)的步驟和向氧經(jīng)濟(jì)過渡的時間表，確定了在發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的初始階段即技 術(shù)研發(fā)階段的技術(shù)研究、開發(fā)與示范的具體內(nèi)容和目標(biāo)，以及相關(guān)后續(xù)行動等。該計(jì)劃的出臺是美國推動氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一 重人舉措，標(biāo)志著美國發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)己從政策評估、制定階段進(jìn)入到了系統(tǒng)化實(shí)施階段。出臺背景美國是世界上最大的能源消費(fèi)和進(jìn)口國，對進(jìn)口右油的依賴程度很窩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年

2、美國右油進(jìn)口量占其右油消耗 總暈的59%,據(jù)能源部預(yù)測到2025年這個數(shù)字將上升到68%o對進(jìn)口石油的高度依賴嚴(yán)重威脅著美國的能源安全，因此, 歷屆政府都把維護(hù)進(jìn)口石汕的供應(yīng)安全和減少對進(jìn)口能源的依賴作為其工作的重點(diǎn)。2001年小布什執(zhí)政，2001年5月17日出臺的國家能源政策,大膽提出了發(fā)展氫能、在未來徹底擺脫對進(jìn)口能源依 賴的構(gòu)想。隨厲，美能源部便開始著手對這-構(gòu)想進(jìn)行可行性和實(shí)丿施政策的研究。作為第-步，同年11月能源部召開了“國 家氫能發(fā)展展望”研討會，并形成了題為美倒向氮經(jīng)濟(jì)過渡的2030年遠(yuǎn)景展栗的報(bào)告。該報(bào)告指出,氫能具有來源廣泛 和高效、清潔等特點(diǎn)，發(fā)展氫能不僅可以實(shí)現(xiàn)能源自給

3、,還能有效地改善環(huán)境,美國應(yīng)大力發(fā)展氧能,逐步實(shí)現(xiàn)向以氧能為 能源基礎(chǔ)的氫經(jīng)濟(jì)的過渡。2002年4月，能源部又組織石開了冇220多位各界人士參加的“國家豈能發(fā)展藍(lán)圖”研討會，并 在此基礎(chǔ)上于11月出臺了題為國家氫能發(fā)展路線圖的報(bào)告。該報(bào)告指出了發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)所而臨的主要挑戰(zhàn)，提出了相 應(yīng)的措施、政策，以及向氫經(jīng)濟(jì)過渡的步驟、方法等。上述兩個報(bào)告的出臺為美國發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)奠定了政策基礎(chǔ)。2003年1 月28日布什總統(tǒng)國情咨文講話中正式提出實(shí)施國家氮燃料研究計(jì)劃，為發(fā)展氮經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支撐。經(jīng)濟(jì)全球化趨勢使美倒認(rèn)識到,未來的氫經(jīng)濟(jì)也必然是一個全球化的氫經(jīng)濟(jì)，無論是在技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 制定方面，

4、還是在市場準(zhǔn)入等方面也同樣需要世界各國的合作，沒有世界其它國家的認(rèn)可與合作，美國單獨(dú)發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)是不 可能實(shí)現(xiàn)的。因此，美國從2003年上半年起就在國際上積極們導(dǎo)發(fā)展軾經(jīng)濟(jì)。在美國的大力推動下，2003年11月20 |e|!| 美國、澳人利亞、巴西、加拿人、中國、意大利、英國、冰島、挪威、德國、法國、俄羅斯、口本、韓國、印度、歐盟委員 會參加的氫經(jīng)濟(jì)國際伙伴計(jì)劃在華盛頓宣告成立，這標(biāo)志著國際社會在發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)上已初步達(dá)成共識。也為美國發(fā)展氫 經(jīng)濟(jì)提供了國際合作的基礎(chǔ)。至此，美國發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的準(zhǔn)備工作可以說已初步完成。能源部氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃的出臺表明，美國發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)己從政策的評佔(zhàn)、制定

5、階段開始進(jìn)入了以 技術(shù)硏發(fā)、示范為起點(diǎn)的系統(tǒng)化實(shí)施階段。主要內(nèi)容1 向氫經(jīng)濟(jì)過渡的四個階段氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃捉出，向氫經(jīng)濟(jì)過渡需要經(jīng)歷四個相互重疊、關(guān)聯(lián)的階段，計(jì)劃到204()年基 本實(shí)現(xiàn)向氫經(jīng)濟(jì)的過渡。 技術(shù)研究、開發(fā)與示范階段(2000至2015年)：該階段主要任務(wù)和目標(biāo)是進(jìn)行滿足用戶謂要的氫能技術(shù)及產(chǎn)品的研 發(fā)，并進(jìn)行商業(yè)化示范，以鼓勵和帶動企業(yè)界對氮能技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)化。在技術(shù)研究、開發(fā)與示范階段，需耍人量資金 投入，而商業(yè)化前景并不十分明朗，有較大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在該階段政府將在技術(shù)研發(fā)、示范的政策制定、資金投入等方面 發(fā)揮主導(dǎo)作用，并鼓勵金業(yè)界積極參與。 向市場初步過

6、'渡階段（2010至2025年）：在該階段初步實(shí)現(xiàn)由氮能技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)、示范向商業(yè)化、市場化的過 渡，其主要h標(biāo)是氫能的生產(chǎn)、運(yùn)輸，以及可移動和固定式氫燃料電池基木實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，氫能技術(shù)和產(chǎn)品開始被消費(fèi)者 接受，政府已制定出氫能產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在該階段，政府部門要率先作氫能產(chǎn)品的消費(fèi)者，發(fā)揮示范和帶動作用，同 時促進(jìn)企業(yè)進(jìn)行商業(yè)化。 市場擴(kuò)大與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段（2015至2035年）：在該階段，氫能技術(shù)與產(chǎn)品的商業(yè)化已棊本實(shí)現(xiàn)，與氫能相關(guān)的 基礎(chǔ)設(shè)施如加氮站、氮能運(yùn)輸系統(tǒng)等基礎(chǔ)開始興建。在該階段，企業(yè)界已成為推動氮經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體。 實(shí)現(xiàn)向氫經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化階段（2025至2040年）

7、：在該階段，氫能的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和應(yīng)用產(chǎn)品全面實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并在全 國范圍建立起與之相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，以氫能為基礎(chǔ)的能源體系基木建立。2氫能技術(shù)與產(chǎn)品的近、中期研發(fā)目標(biāo) 氫能生產(chǎn)目標(biāo)以夭然氣和液態(tài)燃料為原料的分散式制氫到2009年，使用于燃料填充站的采用以天然氣和液態(tài)燃料為原料的分散式制氫技術(shù)（在不采用碳吸收技術(shù)、不含稅情 況下）的制氫成本達(dá)到2.5美元/ g g e （生產(chǎn)相當(dāng)于1加侖汽油熱值的氫的成本為2.5美元,g g e為gallon of gasoline equivalent） <>到2010年，用于燃料填充站的采川以天然氣和液態(tài)燃料為原料的分散式制氫技術(shù)（在不采丿ij

8、碳吸收技術(shù)、不 含稅情況下）的制氫成本降至1.5美元/ g g eo以煤為原料的集中式制氧到2010年，開發(fā)出用丁實(shí)驗(yàn)規(guī)模制氮的膜及活性膜分離技術(shù)。到2015年，建立起以煤為原料的采用碳吸附技術(shù)達(dá)到零排放的集發(fā)電和制氫于一體的人型示范廠，使制氮成本達(dá)到0.8 美元/ g g e o利用可再生資源制氫到2010年，開發(fā)出用風(fēng)力發(fā)電來電解制氫的裝置，使其制氫成本達(dá)到2.85美元/ g g e,生產(chǎn)能力達(dá)到每天可生產(chǎn)相 當(dāng)于500加侖汽油熱當(dāng)量的氫。到2015年,使采用該裝置制氫的生產(chǎn)成本降至2.25美元/ g g e。到2015年，采用生物制氫技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的制氫成本不超過10美元/ g g e

9、o采用光電化學(xué)分解水技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的 制氫成本不超過5美元/ g g eo高溫?zé)峄瘜W(xué)技術(shù)制氧到2010年，實(shí)現(xiàn)利用太陽能反應(yīng)器、采用超高溫?zé)峄瘜W(xué)方法、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的制氧成本不超過2.5美元/ g g eo到2011年，實(shí)現(xiàn)利用核反應(yīng)堆、采用高溫?zé)峄瘜W(xué)方法、實(shí)驗(yàn)規(guī)模的制氫成本不超過2.5美元/ g g co到2013年，完成利用核能工程化規(guī)模制氫裝置的設(shè)計(jì)t作。到2017年，使利用核能工程化規(guī)模制氫的成本降到2美元/ g g e。 氫能儲存技術(shù)目標(biāo)到2010年，用于燃料電池汽車的儲氫裝置的技術(shù)達(dá)到以下指標(biāo)：氫與儲氫裝習(xí)的巫量比達(dá)到6%,能量密度達(dá)到1500 瓦小時/升，儲存成本為4美元/千瓦小時

10、。到2015年，用丁燃料電池汽車的儲氮裝置的技術(shù)達(dá)到以下指標(biāo)：氮與儲氮裝置的重量比達(dá)到9%,能量密度達(dá)到 2700瓦小時/升，儲存成木降到2美元/千瓦小時。 氫能運(yùn)輸技術(shù)目標(biāo)到201()年，實(shí)現(xiàn)把氧能從生產(chǎn)地運(yùn)送到使用地(如以氫為能源的固定式發(fā)電油、交通工具等)的成本降到小于1.3 美元/ g g e o到2015年，實(shí)現(xiàn)把氫能從生產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)绞褂玫氐馁M(fèi)用降低到小丁7美元/ g g eo 氫能轉(zhuǎn)化技術(shù)目標(biāo)到2010年，以天然氣、丙烷為原料的功率在50250千瓦、用丁分散式發(fā)電用的燃料電池，其效率達(dá)到40%,壽命 達(dá)到4萬小時，制造成本為400750美元/千瓦。到201()年，汽車用聚合物電解質(zhì)膜

11、燃料電池達(dá)到以下指標(biāo)：峰值效率60%,功率密度為220瓦/升，功率為325 瓦/ g g e ,制造成本為45美元/千瓦。到2015年，汽車川聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的成本降到30美元/千瓦。到2015年，以煤為原料的燃料電池與汽輪機(jī)混合發(fā)電裝置的成本實(shí)現(xiàn)400美元/千瓦(在采用碳吸收技術(shù)后)，系 統(tǒng)效率達(dá)劍70%。 氫能利用目標(biāo)在2004年建成第一個用燃料電池系統(tǒng)發(fā)電的區(qū)域性供電網(wǎng)，其建造成本低于1250美元/千瓦。在2009年，以聚合物電解質(zhì)膜燃料電池為動力的燃料電池汽車進(jìn)入示范階段，燃料電池壽命達(dá)到2000小時。在2013年，建成集發(fā)電與制氫于一體的尚定式燃料電池系統(tǒng)，其壽命達(dá)到4力小時，

12、效率達(dá)到40%,成木低于750 美元/千瓦。在2013年，車用聚合物電解質(zhì)膜燃料電池壽命達(dá)到5()0()小時，汽車可連續(xù)行駛3()()英里。 安全與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定目標(biāo) 2005年發(fā)布技術(shù)與安全標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)標(biāo)木。2010年完成技術(shù)與安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定，并予以實(shí)施。3 政府研發(fā)經(jīng)費(fèi)預(yù)算與經(jīng)費(fèi)投入分布情況在2(x)4至2008年的5年間聯(lián)邦政府計(jì)劃投入12億美元用于實(shí)施氫能技術(shù)研究、開發(fā)與示范行動計(jì)劃，投入領(lǐng)域 主耍包括氫能主產(chǎn)與運(yùn)輸、氫能儲存、氫能轉(zhuǎn)化、氫能應(yīng)用、安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、氫能基礎(chǔ)研究、氫能教育與分析項(xiàng)h等。4.2005年研發(fā)重點(diǎn) 氫能生產(chǎn)與運(yùn)輸開展降低以天然氣為原料分散式制氮成本的技術(shù)研究，

13、側(cè)重丁對膜技術(shù)和熱氧化催化反應(yīng)器的研究。開展煤制氫項(xiàng)h的研究繼續(xù)進(jìn)行以液態(tài)氫載體為原料的先進(jìn)制氫系統(tǒng)的計(jì)算科學(xué)研究；以降低制氫成本為目的的先進(jìn)分離與凈化技術(shù)的研究；采用碳吸附技術(shù)，以化石能為原料的制氫系統(tǒng)的研發(fā)與示范。利用可再生資源的制氫技術(shù)研究降低電解制氫成本的技術(shù)研究；生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)研究：光電化學(xué)系統(tǒng)與水的電解技術(shù)研究；水的高溫化學(xué)循環(huán)裂解技術(shù)及其它無碳排放的制氧技術(shù)；微生物光解、發(fā)酵系統(tǒng)的研究。研究開發(fā)以復(fù)合燃料為原料，采用吹氧與氣化技術(shù)，集制氫與發(fā)電于-體的循壞裝置。開展利用核能制氫的研究制定核能制氫的研發(fā)計(jì)劃：開始核能制氫基木生產(chǎn)過程的研究（包括高溫電解、硫的熱化學(xué)循環(huán)等）。

14、開展用于低成本制氫的生物質(zhì)氣化和液化技術(shù)研究。進(jìn)行以降低成木、提高能源效率為h的的氫的壓縮和液化技術(shù)研究。進(jìn)行降低氮運(yùn)送基礎(chǔ)設(shè)施成木的研究，包押;低成木輸送氫的管道材料研究，新型液態(tài)、同態(tài)氫載體的研究等。 氫的儲存完成滿足近期h標(biāo)的爲(wèi)壓和冷凍儲氫罐的研究工作。加強(qiáng)對創(chuàng)新性儲氫方法的研究和評估，如可逆儲氫材料（碳納米管、金屬氫化物等），化學(xué)氫化物的還原研究，以 及同時采用氣體壓縮方式利可逆儲氫材料的混合儲氫技術(shù)的研究等。 氫能的轉(zhuǎn)化繼續(xù)對用于交通工具利用作小型固定式電源的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的降低成本和捉高使用壽命的研發(fā)。刃:發(fā)用作匝型運(yùn)輸匸具輔助動力系統(tǒng)的燃料電池。對具有基本性能的高溫膜燃料

15、電池進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)和示范。 氫能的基礎(chǔ)研究進(jìn)行儲氮材料的研究，側(cè)重于鰲合氫化物、納米結(jié)構(gòu)材料及相關(guān)理論、模型、模擬的研究，并開發(fā)用于對儲氫材料 進(jìn)行分析和特性描述的儀器設(shè)備。用于分離、提純、離子傳輸?shù)募{米級膜材料及燃料電池膜材料的研究。對分離過程及機(jī)理的理論、模型、模擬的研 究。納米催化劑的設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性合成技術(shù)及新穎特性描述技術(shù)研究，催化途徑的理論、模型及模擬研究。生物激活材料及酶催化劑催化過程的研究，生物混合能系統(tǒng)研究，納米級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及理論、模型研究。開展在納米級結(jié)構(gòu)的太陽能制氫技術(shù)研究，光的采集和轉(zhuǎn)化概念的研究，有機(jī)半導(dǎo)體及其它高性能材料的研究，光 化學(xué)過程的理論、模型及模擬的研究。 氫能的應(yīng)用與交通部、環(huán)保局合作實(shí)施一些氫能某礎(chǔ)設(shè)施和燃料電池汽車示范項(xiàng)h,以對技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，并據(jù)此對氫能技術(shù)研 發(fā)、示范重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。側(cè)重于以下方面：氫燃料站的安全、運(yùn)行、可靠性，燃料添加系統(tǒng)；在實(shí)際運(yùn)行和氣候條件下的燃料電池汽車的性能。分別確定用燃料電池系統(tǒng)發(fā)電的區(qū)域性供電系統(tǒng)，以及集發(fā)電、制