技术成果

面向工业用氢的液体有机物储氢技术示范

在全球能源向清洁化、低碳化转型的进程中，氢能作为未来国家能源体系的重要组成部 分，成为战略性新兴产业的关键发展方向。山东作为工业和能源大省，炼化、焦化、氯碱等 行业副产氢资源丰富，具备发展氢能产业的先天优势。然而，在工业用氢领域，却面临着一 系列严峻挑战。例如，氢能在生产和消纳环节存在规模、强度、时间、空间、成本、政策等 多方面的错配问题。大量氯碱工业副产氢运输困难，只能小规模、近距离、多频次地向加氢 站供氢，导致成本高昂；部分可再生能源装机产生的绿氢因难以储运而被放空，造成资源浪 费。这些问题严重阻碍了氢能在工业领域的广泛应用和发展。 本项目以液体有机物储氢技术为核心开展示范，主要创新点是：一是突破传统思维，构 建工业用氢新场景，规避加氢站应用限制；二是安全可靠，储运安全且工艺绿色低碳；三是 产业链兼容性强，甲苯原料充足、供应链成熟；四是成本低，避免多项附加投资与政策成本； 五是探索创新，突破电催化加氢理论障碍。项目将开发1万吨/年甲基环己烷储氢装置（配套 100 Nm3/h MCH脱氢备用装置）工艺包，与四川新蓝、山东海泽等合作，建立德阳、莒县 储氢装备生产线，并推动MCH技术在日照绿氢链高端化学产业园源网荷储一体化项目中应 用。

直接甲醇燃料发电系统技术

直接甲醇燃料电池是直接利用甲醇水溶液为燃料,空气作为氧化剂的新型发电装置。本 项目根据应用场景需求，涉及小到几十瓦、百瓦级的便携式应急电源，大到千瓦级的固定式 备用电源。 项目阶段与进展 本项目采用自主研发的直接甲醇燃料电池膜电极与石墨/金属双极板设计及生产工艺， 已完成25~200W直接甲醇燃料电池的实验验证及1kW直接甲醇燃料电池电堆的设计和短堆 实验验证。并与自主设计电控系统耦合，实现甲醇供液系统、空气供给系统的控制与发电系 统电力的稳定输出。 直接甲醇燃料电池与发电系统  知识产权情况 本项目已申请相关专利5项，具有独立完整的自主知识产权。  应用前景 独立的便携式应急电源，可用在军事单兵作战领域 极端环境下的离网独立供电 与风能、太阳能等清洁能源组合供电联用，形成绿色电源供应系统  合作方式 共同开发、技术许可/转让等 -156- 新能源

长续航无人机氢燃料电池技术

当前工业级氢燃料电池无人机在续航时间与耐低温能力方面优势较为显著。氢燃料电池 的能量转化效率超过50%，功率密度可达1kW/kg，并且其耐低温性能支持在极端环境（如- 20℃）下稳定运行，解决了传统动力无人机续航时间短、低温性能衰减等行业痛点。凭借 长续航与低温适应性的双重突破，氢燃料电池正逐步成为工业无人机动力系统的核心解决方 案。 项目阶段与进展 本项目围绕氢能燃料电池无人机动力系统的开发，重点突破小型化与轻量化技术瓶颈， 取得阶段性成果： （1）燃料电池核心技术创新：通过创新性双极板流场设计与集成化膜电极架构优化， 开发出高功率密度燃料电池系统。该技术方案在保持结构紧凑性与轻量化的同时，展现出优 异的综合性能表现，为燃料电池系统的工程化应用提供了创新技术路径。 （2）氢动力无人机系统构建：构建3kW级燃料电池电堆，集成自研控制器，工作温度 范围扩展至-20~40℃，寿命突破3000小时；完成25kg级无人机平台适配，空载续航150分 钟（12L储氢瓶），巡航作业下续航可达120分钟。物流载重型燃料电池无人机（100kg级） 处于开发阶段，将搭载10kW级燃料电池电堆组，计划于2025年内完成试飞。 （3）产业化推进：通过覆盖核心材料、关键部件到整机系统的全产业链技术体系，实 现燃料电池系统制造成本的降低，显著提升市场竞争力。目前已完成氢动力无人机在低空经 济领域的示范验证，并衍生开发出氢能观光车等应用产品。后续将聚焦连续化生产工艺开发 与电堆功率密度升级，加速商业化进程。 图无人机用氢燃料电池电堆与无人机巡检示范 -154-  知识产权情况 已授权专利5件，5件发明专利

高品质 Pt/C 电催化剂批量制备技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种以可传导质子的聚合膜为电解质的高效清洁能 源装置，其核心原理是通过氢气在阳极氧化生成质子（H⁺）和电子（e⁻），质子通过质子交 换膜迁移至阴极，电子则经外电路形成电流，最终氧气与质子、电子在阴极结合生成水，整 个过程仅排放水且无污染。PEMFC具有高功率密度、快速启动、低温适应性及模块化设计 等优势，广泛应用于氢燃料电池汽车、便携式电源和分布式发电系统。碳载Pt基催化剂是 PEMFC阴极的关键催化剂，但存在着制备难度大、成本高昂、金属利用率低、稳定性差等 问题，严重制约了PEMFC的商业化进程。 目前，商用Pt/C催化剂多数以实心碳材料为载体，大部分Pt颗粒沉积在载体表面，与离 聚物中磺酸基团直接接触，导致Pt颗粒被毒化使活性降低，同时表面Pt颗粒也容易发生脱落、 团聚长大。而介孔碳“限域”策略成为解决以上问题的关键，但现有可商业化的介孔碳成本高、 介孔尺寸及碳颗粒尺寸不可控，导致限域在内部的Pt颗粒由于传质距离限制而失去作用。 该技术构建了具有可及介孔结构的碳载体，实现了比表面积、孔径及孔体积等参数的有 效调控，并实现了批量化制备；进一步开发了有效的负载策略，将Pt颗粒引入到介孔中，制 备了介孔限域的Pt/C催化剂，其中Pt颗粒与离聚物在空间上处于“接近而不接触”的理想状态， 降低了离聚物对Pt催化剂毒化作用，提高了Pt的利用效率及稳定性。该产品具有自主知识产 权，可应用于PEMFC、PEM电解水等领域，有助于提升PEMFC的核心竞争力。

太阳能零碳概念污水处理产业化技术

全球范围内对水质日益增长的关注以及对高效废水处理技术的需求日益迫切。传统的生 物废水处理方法，如活性污泥法，虽然被广泛应用，但在能源消耗方面存在显著的局限性， 尤其是在曝气过程中。膜曝气生物膜反应器（MABR）技术作为一种新兴的替代方案，因其 卓越的氧气传递效率和养分去除能力而备受关注。MABR技术代表了从传统鼓风曝气的重大 转变，预示着一种更可持续和节能的需氧处理方式。与传统方法依赖于将空气泵入水中以供 悬浮生物利用不同，MABR通过膜直接向生物膜输送氧气，从根本上改变了曝气过程，并具 有显著的节能潜力。 该技术成果包括多能供应集成技术系统、超低能耗无泡膜曝气生物反应器(MABR)和氢 型膜生物膜深度处理反应器(MBfR)。通过集成沼气产能、光伏太阳能及电解水制氢技术， 为污水处理提供清洁能源供应，实现污水处理过程的低能耗、高效率和零碳排放。此外，针 对工业污水及市政污水处理中的难点，研发高效节能的膜曝气反应器和适合低C/N比污水的 硝态氮深度去除技术。本技术成果为已建污水处理厂提供全面的提标改造解决方案，包括设 备升级、工艺优化、能源供应等方面。通过引入多能供应集成技术和超低能耗设备，大幅降 低能耗和外源碳源消耗。提高污水处理能力，实现水资源的循环利用和可持续发展。

质子交换膜（PEM）燃料电池电堆

质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells, PEMFCS）是一种将氢气 （H ）和氧气（O ）中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置，其具有能量效 2 2 率高、功率密度大、无腐蚀和环境污染等诸多优势，已然成为当前最具发展前景的新能源技 术之一。作为一种具有巨大潜力的清洁能源技术，氢燃料电池将成为工业脱碳过程中不可或 缺的一环。氢燃料电池属于国家重点发展的战略性新兴产业。到2025年为止，氢燃料电池已 经广泛应用于重型燃料电池车辆、航天器、数据中心和仓储等领域。未来，氢燃料电池的潜 在应用领域将进一步拓展，包括便携式电子设备、医院和军事等领域。燃料电池在中国乃至 世界的发展前景均十分广阔。 氢能装备先进制造中心可为客户量身定制不同功率的氢燃料电池电堆和系统，包括催化 剂、膜电极、石墨和复合双极板、密封件及模具等电堆关键零部件。  项目阶段与进展 可以与企业合作开发不同功率的世界技术领先的氢燃料电池电堆  知识产权情况 量身设计自主知识产权  应用前景 氢能交通、无人机、热电联供系统  合作方式 共同开发、技术许可、技术转让、技术服务等 -53- 新能源

生物质化学链气化生产合成气和绿氢技术

针对新型生物质化学链气化工艺过程的关键技术问题，本项目研制兼具载氧、载热和焦 油催化裂解/重整的多功能复合型氧载体，开发双流化床生物质气化系统，实现系统能量集 成优化，解决目前生物质气化技术燃气热值低和焦油含量高的难点问题，以较低成本制取高 热值低焦油燃气/合成气；还可利用免空分生物质定向气化制取高纯氢气技术，在制氢的同 时将产物进行零能耗原位分离，实现可持续、高效生产绿氢。

质子交换膜（PEM）电解槽

质子交换膜（Proton exchange membrane PEM）电解水制氢技术使用质子交换膜作为固 体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态碱性电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原 料。PEM电解水制氢技术具有电流密度大（2.0A/CM2）、氢气纯度高（99.999%）、具有快 速启动停止和快速功率调节响应的优点，适用于太阳能和风能可再生能源发电波动性输入。 氢能装备先进制造中心可为客户量身定制PEM电解槽，包括催化剂、膜电极、钛金属 双极板、密封材料等电堆关键零部件，并通过设计和系统集成制造满足企业需求的具有自主 知识产权的PEM电解槽。  项目阶段与进展 可以与企业合作开发不同功率（kW-MW级）的世界技术领先的PEM电解槽  知识产权情况 自主知识产权  应用前景 电解水制氢领域  合作方式 共同开发、技术许可、技术转让、技术服务等 -46- 新能源

氢能与燃料电池项目

及进展 双碳目标下，国内氢能源具有巨大的发展空间，氢能将主要应用于交通运输、工业、电 力、建筑等领域。在“碳达峰碳中和”（3060）的目标导向下，氢能作为一种最清洁无碳的二 次能源，凭借着来源丰富、灵活 高效、应用场景广泛等优点，在全球都迎来了巨大的发展 机遇。 聚焦绿色规模化制氢和氢气纯化，开发出系列离子传导膜材料及相应中空纤维膜、管状 膜、平板膜、催化剂等，用于电解水制氢、工业副产氢提纯等领域，完成10kW级再生燃料 电池开发及与太阳能电池联用。在电解海水制氢方面开发了一系列高价阴离子插层、原位刻 蚀生长的催化剂，展现出杰出的抗氯离子腐蚀性能。面向氢燃料电池核心关键部件双极板国 产化的重大产业需求，突破高性能超薄（1.4-1.8mm）柔性石墨双极板关键技术，完成批量 化生产工艺开发（年产能20万片），技术指标处于同类产品领先水平。推进燃料电池系统产 业化，开发燃料电池电堆（产能10MW），功率不小于50kW、功率密度大于3kW/L。燃料 电池系统集成技术，完成特殊领域用大功率发电系统开发和地面联试，开发无人机氢燃料电 池可以有效提高无人机的巡航时间3-5倍。在甲醇燃料电池方面，成功研发出千瓦级甲醇燃 料电池、便携式甲醇燃料电池（50-100W）并且通过了现场实证。  知识产权情况 累计布局专利及技术秘密10余项。  应用前景 户用燃料电池热电联供系统，氢能汽车（大巴、集卡等），无人机、港口机械等  合作方式 共同开发、技术许可/转让等 -43- 新能源

百瓦级便携式燃料电池

未公开（摘自长春市工信局2019公开汇编目录）

液态有机储氢材料与催化技术

未公开（摘自宁波材料所科技成果册2023目录）

高效低成本太阳能直接水分解制氢技术

未公开（摘自宁波材料所科技成果册2023目录）

液态太阳燃料合成示范项目

以太阳能、风能等可再生能源制取氢气，耦合二氧化碳加氢技术制备以甲醇为代表的液体燃 料和化学品的技术叫做太阳燃料，又称液态阳光，其本质是利用可再生能源将二氧化碳和水转化 为液体燃料。液态阳光一方面实现了二氧化碳减排，另一方面实现了可再生能源的存储，是把不稳 定的、间歇的太阳能存储在易存储和运输的液体燃料甲醇中，是衔接化石资源时代与以太阳能为 代表的新能源时代的重要枢纽。实现国家产业政策提出的清洁能源消纳利用提供了一条非常有价 值的新途径，也为我国实现碳中和目标提供了切实可行的技术方案。 本项目研发了二氧化碳直接 加氢高选择性制取液态太阳燃料甲醇的新技术。关键技术包括应用高效电催化剂电解水制氢技术 低能耗规模化制氢和应用一种双金属固溶体氧化物催化剂实现二氧化碳高选择性高稳定性加氢 合成液态太阳燃料甲醇，其中甲醇的选择性高达98.5%，甲醇在有机相中含量高达99.7%。该催化 剂反应连续运行1000 小时无失活现象，还具有极好的耐烧结稳定性和一定的抗硫能力，显示出了 良好的工业应用前景。2018 年，大连化物所与兰州新区石化产业投资有限公司、华陆工程科技有 限责任公司合作开展了千吨级液态太阳燃料 - 二氧化碳加氢制甲醇示范项目，该项目于 2020 年 10 月完成，在国际上首次打通了太阳能到液体燃料甲醇合成的全工艺流程。液态阳光燃料合成集 成创新了液体燃料甲醇合成的全工艺装置，具有完全的知识产权，整体技术国际领先。

燃料电池氢源技术以及超纯氢气提纯技术

高性能氢气分离膜材料属于卡脖子技术，在国家安全、芯片生产用超纯氢气提纯、低成本分布 式绿氢制取和发电等领域有广阔的应用前景。（1）全球首家实现超薄不锈钢钯复合膜的规模化制 备，并首次实现其产品化应用。（2）为华为芯片等生产提供超纯氢气提纯器, 今年订单60台（已交 付12台），解决氩气等难以脱除的关键问题，用户反馈良好，纯度可达9-10 N，拿到两个用户使用 证明。电子信息、半导体、LED(Light EmittingDiode) 照明和光伏发电产业的迅猛发展，促进了对 超纯氢气（纯度 >99.9999%）的强烈需求。但现有的超纯氢气主要通过昂贵的电解水技术进行生 产，水电解设备和氢气生产成本都很高，而且氢气来源单一。为此，我们团队自主研发了超薄钯膜 用于超纯氢气的纯化和生产。我们的钯膜纯化器实现全自动操作和一键启动，满足 14nm 以下高 端芯片、半导体及LED生产等电子行业对超纯氢（9-12 N）的需求。该工艺操作简单，使用寿命长， 另外可以使用工业副产氢、天然气或氯碱气等廉价氢源，跟电解水相比显著降低成本，适合用于规 模化工业生产。（3）甲醇重整制氢燃料电池的开发方面，为某大学提供备用电源产品，正在和洺源 科技、大连海事大学合作开发新能源游艇。（ 4）开发低温氨分解制氢膜反应器，将反应温度降低到 400℃，远低于工业应用的820℃，正处于产业放大阶段。

及电荷传输机理

本项目 (21603225 国家自然科学基金青年基金 ) 旨在主要通过对光阳极的基底 - 电极、电 极 - 溶液界面进行功能层的组装，合理构筑复合光阳极体系，提高电极活性和稳定性，并探讨光 电催化分解水中界面功能层的作用和电荷传输机理。 前期研究了助催化剂 (Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 4589)、电解液离子(J. Phys. Chem. B, 2015, 119, 3560)、基底电子传导层 (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 3791) 等因素对电极溶液界面、电极 - 基底界面及光电性能的 影响，并发表光电催化分解水研究的Perspective文章(ACS Catal. 2017, 7: 675)，系统总结和讨 论了助催化剂、电解液和界面功能层修饰的重要作用。2018年模拟自然光合系统PSII中的 P680、 Tryz酪氨酸、CaMn4O5 水氧化中心的关键功能，将BiVO4 光阳极和 Co分子催化剂结合，并引入 层状氢氧化物和氧化石墨烯作为空穴传输中间体，复合光阳极显示出高效、稳定的光电氧化水 活性，太阳能至氢能转化效率高达2%。研究发现Co分子可显著促进表面水氧化反应动力学，降 低过电位，LDH界面层具有空穴储存层的作用，抑制BiVO4 电极光腐蚀，氧化石墨烯可显著促进 LDH/BiVO4 和分子催化剂之间的电荷传输。该工作表明利用仿生策略和表界面修饰策略构建人 工光合系统的可行性，为高效光阳极系统的构建指明新方向 (J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(9), 3250-3256)。

质子交换膜水电解制氢

质子交换膜水电解制氢技术利用可再生能源发电将纯水电解，得到高纯氢气与氧气。仅需的 原料：水，生产过程无污染，占地面积小，即用即产。 技术特点：制氢纯度高、产氢压力高、电流密度高、效率高、启动速度快、动态响应迅速， 可适应可再生能源发电的波动特性。PEM 制氢单机产氢：1~300 立方每小时，单位产氢能耗 3 4.2Wh/m ，产氢压力>3MPa，实测波动工况5~150%。 已完成项目：2022 年第一代单堆 20 kW 级 PEM 电解技术用于国家电网浙江公司大陈岛百 千瓦示范项目；2021 年第二代单堆 250kW 级 PEM 电解技术用于国网安徽公司兆瓦级氢能示范 站，入选2023 年国家能源局认定的第三批能源领域首台套能源重大技术装备；2023年第三代单 堆MW级PEM电解技术用于中国华电青海德令哈示范工程。

高温燃料电池/液流电池及其它二次电池用膜材料

本研究部针对不同体系开发出不同类型离子传导膜材料，在酸性条件下膜材料表现出高质子 传导率，离子选择性、可用于酸性体系液流电池、质子膜燃料电池。该膜材料特别适用于中高温燃 料电池，在140-180度范围内保持较高的质子传导率。同时具有耐温等级高（长期使用温度>350 度）、阻燃性能好、稳定性好与锂离子电池电解质溶液浸润性高，可有效提高锂离子电池安全性、倍 率性能。同时，研究团队针对碱性体系液流电池、水电解等开发出高导电性、高稳定性膜材料，具有 广阔的市场前景。 技术优势：中高温条件下质子传导率高、可用于燃料电池；耐温等级高、具有阻燃性能可以 用于锂离子电池，提高安全性。酸性、碱性介质中离子传导率高，可以用于酸/碱液流电池体系。和 传统聚苯并咪唑树脂比，具有更好的加工性能。 取得的主要进展：可实现膜材料树脂公斤级放大，年产吨级。 膜材料已实现放大，可连续生产， 幅宽可达60cm，长度可调，厚度可调。

新型高容量氢化物固体氢源技术

本项目以新型高容量轻质金属氢化物为媒介，开发其“存储+分解+ 净化”一体化的固体氢 源技术，用于氢气的存储和输运。该固体氢源系统可在室温和常压下储运氢气，氢气质量存储量在 3 4.0~9.0 %之间可调，体积存储量≥50kg/m ，质量和体积存储密度均大于700bar高压IV 气瓶。 此外，本技术无需高压压缩和低温液化等操作，氢气储运安全性显著提高、能耗明显降低。此技术 的规模应用对解决行业共性难题、推动我国氢能行业健康发展具有重要意义，尤其适合氢气固定 式智能储供和中长距离输送。 本项目包含两个关键技术：（1）新型高容量轻质金属氢化物的低成本规模化制备。项目研究 团队完全拥有轻质金属氮氢化物的自主知识产权，花费近十年攻克了该材料公斤级规模化合成工 艺的难题，现属世界领先水平；（2）轻质金属氮氢化物“存储+分解+净化 ”一体化固体氢源系 统的集成。本团队与德国亥姆霍兹研究所合作对金属氮氢化物系统的传质传热进行了模拟优化， 设计集成了2代公斤级的储氢系统，系统的各项运行指标均处于领先地位。 本项目的可能应用领域有：（1）取代现有高压钢瓶用于固定式场合储供氢，提高安全性；（2） 用于撬装式加氢站，降低加氢站的空间要求并提高安全性，此技术尤其适合人口密集型城市；（3） 互补或取代现有高压长管拖车输送氢气，提高氢气输送安全性、经济性和有效覆盖半径。

大功率高效碱水电解制氢成套设备及工艺

投资规模 电解水制氢技术，是在含有电解质的水溶液中通入直流电将溶剂水分子分解，并分别在阴极 1000 万 ~5000 万 和阳极释放出氢气和氧气，电解质不参与反应仍然留在水中。根据电解质类型不同，已商业化的技 术可分为液体碱性水电解技术和质子交换膜电解水技术。市场上两种商品化技术现状如下表： 液 体碱性水电解 现工业技术 新型电解水技术 电解质 25-30 wt.% KOH 25-30 wt.% KOH 单槽规模 3 3 3 1000 Nm H2/hr ≥1500 Nm H2/hr 运行负荷 15-100% 15-100% 直流能耗 4.8 kWh/Nm H2 4.3 3 kWh/Nm H2 稳定性 >10 年 5-10 年 设备成本 1700-2000 元 /kW 1800-2000 元 /kW 可见，液体 碱性水电解是商业上最成熟的技术，单槽制氢规模达千立方/ 小时，已实现>10年稳定运行，设备 制造成本较低，价格适中。目前的工业碱性电解水设备仍采用低活性的镍、不锈钢等电极材料，催 化分解水反应速度较慢，析氢/析氧反应过电位较高，所以单位制氢直流能耗通常稍高。文献及专 利中虽报道了许多能够应用于碱性环境电解水、催化性能优异的催化剂，但这些材料多为粉体，尚 没有或难以实现良好的固载及电极成型；也未考虑实际电解设备结构及工况条件，仍停留在实验 室基础研究阶段。 中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队基于多年以来在相关领域的研究积累，有针对 性的开发出了适用于工业应用标准的新型高活性碱性电解水电极催化剂，完成催化材料的有效固 载、电极成型及放大生产，装配于商品化电解槽中，实现了单槽千立方/ 小时以上规模制氢生产， 将工业大规模电解水制氢设备的能量利用效率从常规50~75%的基础上实现了大幅度的提升，能 量转化效率超过 82%，完成长时间稳定工况条件下的电解水制氢运行。发展出

低温氨分解制氢技术

本项目组最近基于高活性、低负载量钌催化剂和高透量、高选择性钯膜的膜反应器高效、经 济、操作灵活等突出优点，将氨分解反应器与钯膜集成可实现氢气制取与分离一体化，发展了发展 具有自主知识产权的低温高效氨分解-钯膜一体化分布式制高纯氢技术，具有高效、经济、操作灵 活等优点，可实现氢气制取与分离的一体化，实现低温高效制取高纯氢气，满足质子交换膜燃料电 池汽车分布式供氢系统的要求。 目前项目处于小试技术开发阶段，在过去的研究中，研究组长期围 绕氨的催化分解开展工作，发展了一系列具有优异低温催化活性的高性能氨分解催化剂体系，综 合性能远高于目前文献最好的催化剂体系。对于加速氨分解现场制氢技术进程是十分关键。 研究成果如下：1.开发出高性能国产化催化剂，性能达到国际领先水平（450ºC、0.1 MPa、 -1 30000 h 下，转化率≥95%）； 2. 一体化制高纯氢技术，性能达到国际领先水平（400 ºC、0.3 -1 MPa、10000 h 下，转化率≥99%，氢气纯度≥99.99%）；3.形成高性能合成氨催化剂制备工艺， 实现高性能合成氨催化剂的国产化批量化制备，成本降至 <1500 元 /kg。 4. 系统目前氢气生产规 3 模为1-5 Nm /h，制取的氢气纯度达到99.99%以上，系统稳定运行超过200 小时。 大连化物所承 担基础和催化剂放大制备，研制具有实用化氨分解催化剂体系，具体包括高性能氨分解催化剂制 备技术，高性能氨分解催化剂的中试放大制备技术，氨分解催化剂在一体化制高纯氢技术系统中 的应用验证广。承接转化方提供氨分解制氢系统设计及规模化组装，工程化实验等工程化技术，为 保证项目的顺利实施提供充足实验条件和人力资源保障

依托自主研发的海水制氢联产淡水新技术，研制出的 25 千瓦级海水电解制氢联产淡水

明了海水制氢联产淡水新技术的可行性与先进性。 针对海上风电电解水制氢技术目前存在淡水资 源紧缺、海水成分复杂等问题，海水制氢联产淡水新技术有望为近岸/ 离岸海上风电规模化制氢 利用风能、太阳能等可再生能源产生的绿电驱动电解水反应制氢，对解决能源短缺和环境污 提供具备核心竞争力的技术支撑，实现绿色氢能经济。依托海水制氢联产淡水技术，可建造不同规 染、实现“双碳”目标具有重要意义。近年来，我国海上风电装机容量持续大幅增加，截至2022年 模的海水电解制氢联产淡水装置，在近岸/离岸海上风电场中可进行广泛应用。同时，该技术摆脱 累计装机容量已突破3000 万千瓦，约占全球54%，近岸/离岸海上风电就地消纳问题日益凸显。 了对紧缺淡水资源的依赖，以成分复杂的非淡水为原料进行制氢，因此可扩展应用到以内陆盐碱 因此，发展基于海上风电的电解水制氢技术对我国海上风电、氢能产业的发展具有重大引领带动 水、工业废水、火电厂废水、城市生活废水等为原料的电解制氢等领域，具有广阔的应用前景和推 作用。然而，海上风电电解水制氢技术目前存在淡水资源紧缺、海水成分复杂、电极腐蚀严重等问 广应用价值。 题，亟需发展以海水为原料的绿氢制备新方法与新技术。传统碱性电解水制氢的电能利用率一般 合作方式：技术不转让，但是可以通过专利许可或作价入股等方式进行合作。 为65%至80%，未能利用的电能转化为低品位废热（80 ~ 90℃）排放至环境中，造成了能源的严 重浪费。在本工作中，研究团队利用电解水产生的废热作为海水低温制淡水的热源，建立了废热回 合作方式 收系统，并与海水低温淡化技术进行耦合集成，突破了电解水低品位废热利用的技术瓶颈，成功研 合作形式另议 发出海水制氢联产淡水新技术。相比传统淡水电解水制氢，该技术省去了废热移除所必需的换热 器单元与淡水净化单元，减少了设备成本与能耗。在此基础上，研究团队基于自主研发的

新一代氢燃料电池关键技术及应用

发展氢燃料电池是我国重大战略需求。氢燃料电池在新能源汽车、分布式 电站等领域应用前 景广阔，其规模化应用将产生巨大的经济和社会效益。大连化物所新一代氢燃料电池技术研发与 应用团队持续深耕氢燃料电池领域，突破氢燃料电池高性能催化剂、增强复合膜、高性能低铂膜电 极、耐蚀薄层金属双极板、高比功率电堆、耐低温系统集成等核心技术，申报国家发明专利700 余 件（已授权400余件），形成氢燃料电池关键材料、核心部件、系统与控制等完善自主知识产权体 系。 2017 年以来，项目团队形成了研发基地，中试基地，产业化基地的完整布局，通过技术开发、 技术许可、技术入股等形式实现关键技术示范及应用，特别是通过普通许可实现成果转移转化。目 前，项目团队已转让应用专利近30件，牵头或参与制定国家标准 42 件、牵头制定国际标准1件（国 内唯一），有力促进了氢燃料电池产业的国产化进程，取得显著社会效益和经济效益，获中国科学 院科技促进发展奖。 膜电极中试线、电堆、系统及技术许可的国内首个金属板电堆产线 氢燃料电 池技术汽车/ 船舶/飞机应用及国内首个兆瓦级发电系统示范应用。

质子交换膜电解水制氢关键技术及应用

基于可再生能源电解水制氢是碳达峰、碳中和战略的重要支撑。质子交换膜（PEM）电解水制 氢是一 种重要的制备高纯度氢与高纯度氧的技术，具有高能效、产气纯度高、产气压力高、设备占 地面积小等技术优势，可广泛使用太阳能、风能等可再生能源，是下一代氢源技术的主要方向。大 连化物所自1994 年起从事 PEM水电解关键材料、部件、电堆以及系统等研究。形成了PEM水电 解制氢的自主知识产权体系。多年来，大连化物所承担 国家、中国科学院及省市级PEM电解水制 氢项目，针对能源波动输入下电解池高效自适应机制等科学问题和低能耗耐压电解池设计等技术 挑战，突破了低能耗、适应可再生能源波动性的质子交换膜电解水制氢关键部件、大气量耐压电解 槽、及制氢系统的设计、集成、控制管理、模块化耦合技术，开发出适应大电流密度的 高通量长寿命 膜电极、薄层钛双极板、耐高压电解槽、高效快速自适应系统集成等关键技术，研制出具有一键启 停、远程控制、氢气浓度超标自动安全保护等功能的电解水系统，生产每立方米氢气的能耗仅4.13 千瓦时，达到国际先进水平，实现国内首套兆瓦级系统示范应用，并通过技术许可、技术开发等带 动和引领高效绿色制氢技术的产业化发展。大面积膜电极、大气量电解槽、国内首套兆瓦级系统及 示范应用。

准固态三维锂离子电池隔膜

传统电池隔膜通常采用聚合物材料PP/PE 等，机械强度低，与锂金属负极装配后无法有效抑 制锂枝晶的生长，需要引入机械强度更高的陶瓷材料增加电池安全性同时引导锂离子沉积。本项 目在高效微孔静电纺丝技术获得的高性能隔膜的基础上又开发了更具机械强度与刚度的准固态 功能层活性三维隔膜，采用导锂离子电解质材料，结合氰基改性聚合物在纳米纤维素丝上原位生 长，实现高附着力，离子通过率，超高安全性，该隔膜生产设备与上述纯聚合物通用，具有工艺精简 的优点。自主开发的小试生产设备阶段可以实现 5m/min 纺丝产能。隔膜可用于各种离子电池与 金属电池、燃料电池的膜电极等等。具有极高的商业价值。

碱性阴离子交换膜电解制氢技术

碱性阴离子交换膜电解制氢技术采用固态聚合物阴离子交换膜为电解质隔膜，集碱液电解的 碱性体系可采用非贵金属催化剂及质子交换膜电解采用固态聚合物电解质隔膜的特点，有望兼顾 降低设备成本、提高电解效率、适应可再生发电、提高电解安全性。 研究团队自主开发了碱性阴离子交换膜、非贵金属催化剂与电极，已完成10 kW级碱性阴离 子交换膜电解制氢样机。

固体氧化物电解制氢技术

固体氧化物电解池（Solid Oxide Electrolysis Cell，SOEC）是固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的逆过程，可在中高温（700 至900℃）下将电能和热能转化为燃料化学 能，具有能量转化效率高、不使用贵金属催化剂等优点。SOEC利用富余的可再生能源电力，以及核 电、化工、钢铁等行业伴生的工业余热实现电解制氢，效率有望达到90%以上，是未来大规模制取 氢气的重要技术之一。 研究团队在SOEC关键材料、电堆、系统集成等方面取得系列进展，自主设 3 计出产氢量2Nm /h的SOEC制氢系统样机。

固体氧化物燃料电池技术

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种全固态发电装置，具有低碳、清 洁、高效、安全的技术优势。SOFC燃料适应性强，可使用氢气、烷烃、氨、柴油等燃料发电，在能源领 域具有广泛的应用前景。研究团队在高效氧还原催化剂、高质量缓冲层、高性能膜电极、电堆、系统 与控制等方面形成自主知识产权。

的稳定性和使用寿命。实现 19000h 的长期稳定运行（国际同类材料报道只有 4000h），以及 350

氢制取和发电。希望实现对关键纯化技术的自主可控，以及车船和移动电源等方面的规模应用，分 布式制氢解决燃料电池/内燃机的储氢瓶颈问题。（ 3）氦气提取等。希望原创开发提氦工艺并实现 高性能氢气分离膜材料属于卡脖子关键技术，在芯片生产用超纯氢气提纯、低成本绿氢制取 规模化应用。 和发电以及提氦等领域有重要应用前景。2023 年该研究方向入选辽宁省成果推介重点项目，首批 入选大连市科技成果库，并属于所十四五规划主攻方向。 李慧研究员和团队长期从事该材料的制

热等离子体炬及应用

必要性及需求分析:热等离子体具有高温、高焓、高能量密度以及气氛可控、温度梯度大等特性，已在机械加工、冶金、材料、化工和环保等领域得到广泛应用。目标及主要任务:研制的热等离子体炬具有以下特点：（1）采用高频引弧，结合直流放电产生热等离子体。产生的等离子体射流温度高于2000℃。（2）根据不同用途，可分别选用氮气、氩气、氢气、空气为工作气体。（3）等离子体炬功率可调节，电极可更换。（4）根据电弧是否转移到工件上，可研制转移弧和非转移弧等离子体炬。现有工作基础:（1）研制了一系列热等离子体炬，炬功率为1kW,20kW,100kW，2000kW等。（2）工作气体流量在4~200m3/h。（3）连续运行时间可达200h。研制的2000KW的热等离子体炬应用于新疆天业集团和中国平煤神马能源化工集团的裂解煤制乙炔中试试验。预期经济和社会效益:项目研制过程中可以拓展开发的技术方向:（1）等离子体辅助燃烧、煤气化制氢气和一氧化碳等燃料；（2）温室气体二氧化碳和甲烷的等离子体重整制一氧化碳等燃料；（3）大功率等离子炬在火力发电厂中无油点火技术中应用。热等离子体炬在新疆天业集团等离子体裂解煤制乙炔的中试试验得到应用。该中试试验项目取得的研究成果和经验将为千吨级工业化示范工程提供技术支持，对该项技术进入到工业化有重要意义。合作方式：采用的合作模式可以是联合技术开发、或技术转让。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm4

高性能燃料电池铂基催化剂

摘要待完善