美国能源部71亿美元支持清洁氢能技术发展

作者: 2023-02-20 14:43 来源:
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美国能源部(DOE)宣布多项信息,共计投入71.2亿美元,推进研发清洁制氢及储运、应用技术并建设区域氢能中心,促进氢能快速发展。

1、支持清洁氢能技术。2022823日,DOE为推动清洁氢能技术开发与部署提供4000万美元资金支持[1],推进实施“氢能攻关”和“H2@Scale”计划,以降低制氢成本,促进清洁氢的生产、输运、存储和利用,关注主题领域包括:

1)光电化学和太阳能热化学制太阳燃料。重点关注如下技术:光电化学水解,开发高效、耐用的光电化学水解材料,包括带隙创新、功能界面、稳定的表面催化和保护涂层;太阳能热化学制氢,开发创新的多步骤和混合工艺,可在低于550℃或高达800℃条件运行。

2)开发和验证用于监测和测量氢损失的传感器技术。开发具有环境监测能力的商业可行的氢传感器技术,尤其关注需要在室外现场监测极低浓度氢的高分辨率传感器和量化技术。

3)材料储氢技术示范。将示范基于新材料的氢运输和存储技术,关注包括吸附剂、金属氢化物和富氢液体,鼓励除氨以外的液体载体。

4)开发用于中/重型燃料电池汽车的高性能、耐用、低铂族金属含量催化剂和膜电极组件。将开发集成至膜电极组件的新型低铂族金属含量催化剂,以降低成本,提高质子交换膜燃料电池的耐用性和性能,满足重型车辆的性能要求。

2、支持清洁制氢及储运氢技术。826日,DOE宣布共投入6100万美元支持清洁制氢和氢气储运技术[2]

1)支持低成本清洁制氢。15个项目资助2890万美元。

通过改进工艺及模块化技术降低清洁制氢成本。包括如下项目:开发选择性膜辅助水煤气变换反应器,以利用生物质气化生产低成本清洁氢;示范基于碳分子筛中空纤维膜的催化膜反应器的模块化制氢系统,从废弃生物质生产低成本清洁氢;开发并示范一种创新的模块化电化学氢净化/压缩工艺,显著降低小型(5~50兆瓦)生物质气化制氢系统成本;示范吸附增强的生物质气化制富氢合成气;开发与固体吸附燃烧前碳捕集系统结合的模块化气化反应器,以生产清洁氢。

利用废料和生物质生产清洁氢。包括如下项目:开发和示范二氧化碳辅助吹氧气化的模块化废物制氢新工艺,利用废煤、森林残渣和城市固废混合物生产清洁氢;开发小型模块化流化床气化炉,利用低成本生物质和废物原料生产清洁氢;测试模块化移动床气化炉利用生物质、废煤、废塑料等生产清洁氢的性能数据;对5~50兆瓦的模块化气化制氢概念进行技术经济性评估,该技术可利用大量有机建筑和拆除废物生产氢气;示范利用生物质和废物混合物制氢的气流床气化炉。

废塑料共气化制氢及碳捕集过程中的传感器及控制。包括如下项目:将激光诱导击穿光谱(LIBS)与机器学习相结合用于废塑料/生物质/废煤气化制氢中的原料实时监测;开发用于废塑料气化制氢的分布式传感器。

甲烷蒸汽重整制氢装置碳捕集系统的前端工程设计研究。包括如下项目:对美国墨西哥湾沿岸甲烷蒸汽重整制氢工厂碳捕集系统的设计和实施进行前端工程设计,以实现大幅减少碳排放;对加利福尼亚州北部甲烷蒸汽重整制氢工厂的碳捕集系统设计和实施进行前端工程设计,以实现DOE的碳捕集目标。

2)支持氢气制备及储运技术。资助3200万美元支持4个技术领域:开发可促进从生物质、城市固废、废煤和废塑料可持续生产清洁氢的技术;进一步开发现有的天然气制氢工艺,使其更接近商业化;氢气管道和运输基础设施泄漏检测的性能改进;长期、安全的地下储氢技术。

370亿美元启动区域清洁氢能中心计划。922日,DOE宣布根据《两党基础设施法案》拨款,投入70亿美元启动区域清洁氢能中心计划资助公告[3],支持建立6~10个清洁氢能中心,推动氢能发展以实现净零排放目标。此次资助的清洁氢能中心需尽可能利用区域内普遍存在的能源资源,使用现有设施进行氢的生产、存储、运输和终端应用。清洁氢能中心的建设将重点资助3个领域:

1)氢气生产。该领域技术需实现50~100/天的清洁氢产量,重点关注:清洁能源电解制氢;热转换方法,如化石燃料、生物质和废物整合碳捕集技术通过重整或气化制氢,甲烷热解制氢并产生碳副产品;副产氢技术,如工业过程或多联产。

2)氢气输运和存储基础设施。包括:开发新管道或利用(包括改造)现有管道;新建加氢站或加氢网络,以及配套的输送和分配基础设施;与终端应用相匹配的氢气压缩和/或液化技术;储氢系统,包括液氢、气氢及材料储氢技术、地质储氢;相关碳捕集和封存基础设施。

3)终端用氢。包括:发电,如电网储能、备用电源、分布式发电、热电联产、氢气混燃发电;工业,如炼铁/炼钢、氨生产、合成燃料生产、化学工艺、燃料精炼、生物精炼、过程热、混氢;住宅和商业供暖,如区域供暖、掺混氢网络;交通,如燃料电池动力的汽车、船舶、铁路、航空、货物处理等。                            (岳芳 刘学)



[1] DOE Announces $60 Million to Advance Clean Hydrogen Technologies and Decarbonize Grid. https://www.energy.gov/articles/doe-announces-60-million-advance-clean-hydrogen-technologies-and-decarbonize-grid

[2] DOE Awards $29 Million to Advance Clean Hydrogen Production. https://www.energy.gov/articles/doe-awards-29-million-advance-clean-hydrogen-production

[3] Biden-Harris Administration Announces Historic $7 Billion Funding Opportunity to Jump-Start America's Clean Hydrogen Economy. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-announces-historic-7-billion-funding-opportunity-jump-start

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