2月28日，欧盟清洁氢合作伙伴关系“清洁氢能联合行动计划”（Clean Hydrogen JU）^[1]发布《2021~2027年氢能战略研究与创新议程》，提出了到2027年氢能研发重点领域和优先事项^[2]。欧盟在“地平线欧洲”框架下向Clean Hydrogen JU投入10亿欧元用于资助氢能研发示范，此次出台的议程明确了6个研发重点领域的研发和创新活动。

一、可再生能源制氢

1、电解制氢

（1）早期研究活动。通过开发新材料/制造工艺/概念以降低不同电解技术的成本，并延长寿命。包括：开发新型电极和膜，在催化剂、膜电极中减少或不使用关键原材料以及全氟和多氟烷基物质；开发新型催化剂，如低/无铂族金属含量、仿生材料；开发最小化环境影响以及提升能源、资源/材料循环性的技术；降低质子交换膜电解槽催化剂中的贵金属含量并考虑回收利用，开发不含铂族金属的催化剂和先进的膜等。

（2）技术开发活动。包括：通过改进热管理和流程管理以改进电池设计，实现高性能并提高电池/电堆的稳健性；为高功率系统开发可制造的更大面积电池/电堆组件；在与可再生能源发电集成时，通过创新系统设计和改进辅助系统组件，减少寄生损耗并降低成本；开发用于监测、诊断和控制电解槽系统的工具和方法；开发可逆燃料电池和共电解概念等。

（3）示范活动。示范验证电解技术在大规模部署时的成本和性能，包括：验证新型集成概念、案例或商业模型；开发用于连续大批量生产电池/电堆组件的自动化和质量控制流程；示范兆瓦级规模新型电解技术；兆瓦级规模电解制氢直接与可再生能源发电的耦合示范等。

（4）旗舰行动。支持开发和示范大型电解槽及其集成系统，实现数百兆瓦容量，用于并网或离网、陆上或海上，以进一步降低成本。

2、其他替代技术

（1）早期研究活动。包括：生物质和生物废物气化制氢，如新型反应器设计、超临界水气化技术、集成碳捕集技术等；生物法制氢，如用于大中型工厂的高产率生物反应器概念、实现高稳定产氢的技术解决方案等；微生物电解制氢，如新型反应器设计，低成本、稳定、高效电极和膜材料等；直接太阳能制氢，如开发和测试光分解、光（电）催化和热化学循环制氢技术，集成集流器/反应器的新型架构和系统设计等。

（2）技术开发活动。包括：沼气重整制氢的新型紧凑型节能反应器概念；扩大有前景的生物质和生物废物气化制氢技术，如混合系统、太阳能气化等；开发生物法制氢中型反应器；扩大有前景的太阳能制氢技术等。

（3）示范活动。示范垃圾和生物质气化制氢工厂；示范利用沼气生产可再生氢的工厂；示范全尺寸生物制氢反应器；示范中等规模（数百千瓦时）太阳能制氢技术。

（4）旗舰行动。支持大规模部署最具潜力的太阳能制氢技术。

二、储氢和氢气分配

1、储氢

（1）早期研究活动。开发可降低成本并提高储氢效率的新概念，包括使用低压容器与低成本氢化物或具有高可逆性（至少1000次循环后仍保持超过90%的原始储氢容量）的吸附储氢材料。

（2）技术开发活动。开发成熟的地上和地下储氢概念，并集成到能源系统中，包括：地下储氢和相关地上基础设施的可持续和安全设计；用于地下储氢井的长期低成本材料；研究不具备盐穴和多孔介质条件的地下衬砌洞穴储氢；地下储氢导致的微生物活动和影响；开发用于地上储罐的低成本材料和系统架构；使用固体纳米结构的吸附储氢等。

（3）示范活动。通过地上和地下储氢示范项目降低成本并提高效率，包括：验证和优化地上储氢方案的中等规模项目，如位于氢能示范住宅区、本地氢气分配中心、人口密集区加氢站、偏远地区（尤其是高比例可再生能源地区）的储氢设备；大规模地下储氢示范。

（4）旗舰行动。至少25万立方米的大规模地下储氢；关于能源或其他工业应用的大规模储氢需求的政策研究。

2、氢气用于天然气网络

（1）早期研究活动。开发测试技术以研究氢气对不同管道材料的影响；确定氢气对如下材料和组件的影响：管道及焊接接头、配送网中的金属材料、仪表设备中的弹性体材料等；精确模拟氢气的安全风险以更新设计和作业方法；深入了解现有输配网中的污染对氢气纯度影响。

（2）技术开发活动。开发利用内部涂层、套管、原位机器人等方法减小氢气对现有输配网影响的方法；识别和开发优化氢气输送的新材料；开发用于混氢气体的计价仪表；开发泄漏监测/跟踪工具；开发紧凑型氢气注入装置等。

（3）示范活动。开发将当前离网项目与天然气市场连接的方法；建设混氢和纯氢跨境管道示范项目。

（4）旗舰行动。示范跨境输送项目，重点关注混氢技术，以及将氢气用于工业、交通和住宅等。

3、液态氢载体

（1）早期研究活动。氢液化，包括下一代液化材料及技术，降低液化能耗、减少蒸发损失、提高效率和可靠性的创新技术；氢载体技术，包括开发新型催化剂和反应器技术，减少加氢/脱氢反应所需的昂贵原材料用量，减少供应链碳足迹，氢载体的电化学重整或合成等。

（2）技术开发活动。氢液化，包括开发更高效和低成本的新型小规模液氢生产工艺，设计可响应氢需求及可再生能源输入波动的新工艺；氢载体技术，将最具应用潜力的概念推进至原型系统，将当前原型阶段技术扩大至大规模工厂，大容量加氢/脱氢装置的设计与优化。

（3）示范活动。支持一个氢气液化示范项目；支持将已开发的最具前景概念部署在实际应用中。

（4）旗舰行动。在技术就绪且成本够低的情况下，支持针对不同终端应用的不同氢气输运方案的旗舰项目。

4、改进现有氢气输运方式

（1）早期研究活动。耐纯氢新型高强度轻质材料的早期开发；适用于纯氢的焊接工艺；氢脆/渗透研究；氢气加臭研究，开发最大限度降低对燃料电池负面影响的加臭剂。

（2）技术开发活动。开发大容量高压长管拖车；优化液氢的道路运输和存储以最大限度减少蒸发损失，包括改进绝缘技术以及部署制冷和存储集成系统；开发新的隔热概念并与储氢容器集成，以扩大液氢运输规模并降低成本；开发纯氢专用终端及液化天然气与氢气共存终端。

（3）示范活动。比较不同氢气输运方式的技术经济性，并探索其整合和优化方法。

5、氢气压缩、净化

（1）早期研究活动。氢气压缩，包括开发化学、电化学等新型压缩技术，在低、中、高温度和压力情况下测试电化学、热和混合压缩，新型低温压缩方法等；氢气净化和分离技术，包括开发低含量或无铂族金属的技术，开发将氢气纯度提高到99.999%的同时降低能耗的新概念，开发膜、电化学、热化学等新型净化/分离技术等。

（2）技术开发活动。包括：更高性能的现场压缩装置的制造技术；开发将氢气注入天然气管道的大型压缩技术及其驱动装置；开发可降低氢气分离成本、提高抗氢中毒能力的技术；开发从天然气混合气中分离氢气的方法等。

（3）示范活动。示范真实场景下的新型压缩概念，如规模大于200千克/天的加氢站、数十吨/天的管道注入；示范真实场景的新型氢气净化/分离概念；将新型测量、管道和仪表技术整合到氢能项目中。

6、加氢站

（1）早期研究活动。优化加氢技术；更低入口压力的加氢技术；用于重型车辆加氢的喷嘴和柔性管、冷却器等特殊部件。

（2）技术开发活动。降低加氢站碳足迹的方法；用于大型车辆的大规模加氢站；集成新型技术降低大容量加氢站的资本和运营成本；通过低入口压力和灵活运行技术促进对可再生氢的使用。

（3）示范活动。包括：开发用于重型车辆的加氢站标准化和工业化设备及组件；提高重型车辆加氢站设备和基础设施可靠性、安全性和可用性；为大型船舶、火车或公交、卡车等部署大规模加氢站；探索按需加氢、紧凑型移动加氢站等新型商业模式等。

（4）旗舰行动。支持加氢站运营商投资新技术，降低成本，以建立部署燃料电池汽车所需的初始网络。

三、氢能交通应用

1、模块化组件

（1）早期研究活动。燃料电池技术，包括开发颠覆性技术以改善面积和体积功率密度、提高可靠性、延长寿命，进行材料研究以减少或代替铂族金属，改进电堆及燃料电池关键组件性能；车载储氢技术，包括开发高压罐新材料以及快速加氢技术，开发固体储氢、低温液态储氢等新型储氢技术以提高储氢密度。

（2）技术开发活动。燃料电池堆技术，包括优化电堆寿命、可靠性等，开发关键组件新型设计、电堆和系统健康监测的新方法，开发低成本概念并改进制造和回收；燃料电池系统技术，包括简化燃料电池系统设计，开发标准组件、接口和系统配置以提高其可制造性等；车载储氢技术，包括开发和验证集成多种技术，通过改进设计、新型制造及质量控制技术提升安全性，集成用于健康监测和火灾探测的低成本可靠传感器。

2、重型车辆

（1）早期研究活动。改进或开发辅助系统组件，并设计用于低成本大规模制造的重型车辆系统；开发颠覆性概念以提高功率密度和能量密度，并提高重型车辆系统的耐用性；改进车载储氢技术并降低成本。

（2）技术开发活动。包括：建立燃料电池重型车辆规范以满足用户需求和法规限制；建模和优化设计，开发生命周期成本分析工具，同时考虑到与电池动力的混合集成、燃料电池回收潜力等；进行原型设计，开发控制、诊断和预测程序，开发子系统接口，集成燃料电池系统和储氢系统，探索使用液氢，开发用于服务和维护的健康状态监测新概念等。

（3）示范活动。在真实环境中验证可用性、寿命、效率等性能；收集和分析车辆性能及加氢基础设施相关数据；推进基于氢能的分布式可再生能源系统与交通运输部门的协同；测试最具应用潜力的重型车辆应用，解决大容量车载高压储氢相关的安全问题。

（4）旗舰行动。开发和实施创新商业模式以降低风险、推进对供应链的开发，确保燃料电池重型车辆在运营生命周期得到充分支持。

3、船舶

（1）早期研究活动。通过新型低成本规模化技术提升电堆功率密度，涉及低温和高温质子交换膜燃料电池、燃料灵活的固体氧化物燃料电池等；改进船载储氢技术，开发可更换储氢容器；改进氢载体的重整技术；通过规范和法规（协议和标准）提升安全性。

（2）技术开发活动。进行集成设计以将燃料电池不同组合用于短途船运；开发短途海运船舶安全、高效存储和集成大量氢气及其衍生燃料的技术；确保在短途海运船舶设计中完全集成燃料电池；开发用于港口的新型大规模储氢和加氢解决方案，包括纯氢或氢载体形式。

（3）示范活动。开发燃料电池和氢基燃料存储解决方案并部署到船舶上，在港口安装大容量加氢基础设施；验证新型燃料电池技术并确定大型船舶的首选燃料。

（4）旗舰行动。开发和实施创新商业模式以适应当地管理风险和氢供应链发展，确保船舶在运营生命周期得到充分支持。

4、铁路

（1）技术开发活动。设计低温压缩储氢或液态储氢等车载储氢概念；优化组件尺寸，开发列车专用燃料电池系统架构；开发新型双模式系统架构，将燃料电池系统与新一代电力电子和电池技术相结合；确保大容量加氢站的性能可满足铁路运营和安全需求。

（2）示范活动。示范不同类型氢能列车；验证氢能列车的商业可行性和环境性能；测试用于铁路的大容量加氢站；制定列车维护和支持策略。

（3）旗舰行动。尽快在欧洲部署约100辆氢能列车，支持整个欧洲大陆的加氢基础设施整合。

5、航空

（1）早期研究活动。开发航空燃料电池膜电极组件；开发氢能航空专用技术，如液氢罐、气氢压缩机、液氢泵、阀门和传感器。

（2）技术开发活动。包括：开发250千瓦燃料电池堆可扩展的系统及组件技术，实现模块规模1.5兆瓦以上，然后进一步扩大系统规模至5~6兆瓦、10兆瓦；开发高质量密度燃料电池辅助系统；开发容量达到5吨、质量分数为35%的液氢罐；液氢燃料处理技术；开发新型组件和系统控制技术；开发航空用低氮氧化物（NOx）排放、高效氢燃烧室等。

（3）示范活动。燃料电池、液氢系统的安全相关系统架构；燃料电池及液氢系统的航空集成示范；示范验证飞机加氢可行性，推进机场气氢基础设施，示范首个液氢基础设施。

四、氢能供热和供电

1、固定式燃料电池

（1）早期研究活动。开发固定式燃料电池新型材料、电堆技术、组件及制造工艺，以改进系统灵活性、稳定性和寿命；基于离子导体和质子陶瓷导体开发先进可逆燃料电池概念。

（2）技术开发活动。包括：支持推进辅助系统组件和运行过程的标准化并降低成本，开发燃料电池与（智能）电网、离网和分布式可再生能源集成的系统；开发可大规模生产并降低成本的新型制造方法；开发来自欧洲供应商的商业/工业规模热电联产装置或主发电装置；开发1、10和100兆瓦规模燃料电池工业热电联产原型技术等。

（3）示范活动。示范微型热电联产系统的技术及成本；示范来自欧洲供应商的下一代商业/工业规模热电联产装置和/或主发电装置；示范在食品、生物产业等特定工业环境的燃料电池热电联产技术；示范可逆燃料电池与现场可再生能源发电或沼气/合成气的集成；生产和下线测试期间的自动化生产、质量保证工具和技术。

（4）旗舰行动。支持通过燃料电池热电联产满足工业和其他大规模应用的发电和中、低品位热需求。

2、氢燃气轮机、锅炉和燃烧器

（1）早期研究活动。纯氢燃气轮机的燃烧物理、火焰稳定性和燃烧动力学研究，关注开发新型干式低排放燃烧技术。

（2）技术开发活动。开发电厂集成概念、商业模型和相关价值链；安全概念、标准和规范；开发满足工业锅炉NOx排放要求的纯氢燃烧器，包括火焰监测、产物形成、浮力效应影响、火焰稳定性和回火、减少排放等；研究氢气和更高供气压力对元件密封性和热老化行为的影响。

（3）示范活动。示范在选定工业基地（规模从几十至数百兆瓦）使用先进燃气轮机供电和供热，包括升级现有工厂以安全使用氢气。

（4）旗舰行动。支持通过燃料电池热电联产满足工业和其他大规模应用的发电和中、低品位热需求。

五、交叉领域

1、生命周期可持续性评估、回收和生态设计

（1）早期研究活动。进一步优化质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池和电解工艺的回收技术，如回收贵金属和关键材料。

（2）技术开发活动。开发质子交换膜电解槽、阴离子交换膜电解槽、碱性电解槽、聚合物电解质燃料电池以及储氢材料的回收工艺。

（3）协调和支持行动。生态设计/可持续设计准则；在燃料电池和氢基技术制造中考虑生态效率；制定产品环境足迹分类规则（PEFCR）；区域生命周期可持续性评估；供应链生命周期分析和生命周期成本核算；生命周期可持续性评估指标数据库。

六、氢谷

研发优先事项包括：在港口部署氢气生产、输运，并应用于船舶燃料、港口运营、进口或出口、港口工业腹地或物流枢纽；在机场部署氢能，用于航空燃料、机场运营、内部交通枢纽、物流枢纽、机场及周边建筑的供热和供电、机场附近工业应用；开发氢岛（区域氢能中心），结合氢气生产、分配和应用等。

七、供应链相关技术

（1）早期研究活动。开发新的制造技术和生产工艺，包括用于设备自动和半自动生产以及实时质量控制的新型传感器和执行器；通过快速缺陷检测等提高生产速度、循环性、工艺能力和生产良品率。

（2）技术开发活动。包括：对氢能供应链关键组件和子系统的供应、弱点和瓶颈进行持续监测和差距分析；改进制造方法以提高生产速度和循环性，降低劳动力成本；确定不同应用中与氢接触的材料；生产技能培训；探索使用人工智能和其他新兴数字技术改进燃料电池、电解槽组件或其他关键设备的制造或维护等。

（3）示范活动。大中规模制造能力范围内的供应链创新方法与质量措施实施；基于供应链和价值链差距分析研究，开发泛欧技术（测试）平台。                                                   （岳芳）