美国出台《氢能技术研究、开发与示范行动计划》

1、美国出台氢能技术研究、开发与示范行动计划时间：2004年9月來源：全球科技经济了望中国科学技术信息研究所加工整理2004年2月，美国能源部岀台了氢能技术研究、开发与示范行动计划。该计划阐述了美国能源安全所面临的挑战 及发展氧经济的必要性和紧迫性，制定了发展氧经济的步骤和向氧经济过渡的时间表，确定了在发展氢经济的初始阶段即技 术研发阶段的技术研究、开发与示范的具体内容和目标，以及相关后续行动等。该计划的出台是美国推动氢经济发展的又一 重人举措，标志着美国发展氢经济己从政策评估、制定阶段进入到了系统化实施阶段。出台背景美国是世界上最大的能源消费和进口国，对进口右油的依赖程度很窩。据统计，2001年

2、美国右油进口量占其右油消耗 总暈的59%,据能源部预测到2025年这个数字将上升到68%o对进口石油的高度依赖严重威胁着美国的能源安全，因此, 历届政府都把维护进口石汕的供应安全和减少对进口能源的依赖作为其工作的重点。2001年小布什执政，2001年5月17日出台的国家能源政策,大胆提出了发展氢能、在未來彻底摆脱对进口能源依 赖的构想。随厉，美能源部便开始着手对这-构想进行可行性和实丿施政策的研究。作为第-步，同年11月能源部召开了“国 家氢能发展展望”研讨会，并形成了题为美倒向氮经济过渡的2030年远景展栗的报告。该报告指出,氢能具有来源广泛 和高效、清洁等特点，发展氢能不仅可以实现能源自给

3、,还能有效地改善环境,美国应大力发展氧能,逐步实现向以氧能为 能源基础的氢经济的过渡。2002年4月，能源部又组织石开了冇220多位各界人士参加的“国家岂能发展蓝图”研讨会，并 在此基础上于11月出台了题为国家氢能发展路线图的报告。该报告指出了发展氢能经济所而临的主要挑战，提出了相 应的措施、政策，以及向氢经济过渡的步骤、方法等。上述两个报告的出台为美国发展氢经济奠定了政策基础。2003年1 月28日布什总统国情咨文讲话中正式提出实施国家氮燃料研究计划，为发展氮经济提供技术支撑。经济全球化趋势使美倒认识到,未来的氢经济也必然是一个全球化的氢经济，无论是在技术和产品的开发、标准与规范 制定方面，

4、还是在市场准入等方面也同样需要世界各国的合作，没有世界其它国家的认可与合作，美国单独发展氢经济是不 可能实现的。因此，美国从2003年上半年起就在国际上积极们导发展轼经济。在美国的大力推动下，2003年11月20 |e|!| 美国、澳人利亚、巴西、加拿人、中国、意大利、英国、冰岛、挪威、德国、法国、俄罗斯、口本、韩国、印度、欧盟委员 会参加的氢经济国际伙伴计划在华盛顿宣告成立，这标志着国际社会在发展氢经济上已初步达成共识。也为美国发展氢 经济提供了国际合作的基础。至此，美国发展氢经济的准备工作可以说已初步完成。能源部氢能技术研究、开发与示范行动计划的出台表明，美国发展氢经济己从政策的评佔、制定

5、阶段开始进入了以 技术硏发、示范为起点的系统化实施阶段。主要内容1 向氢经济过渡的四个阶段氢能技术研究、开发与示范行动计划捉出，向氢经济过渡需要经历四个相互重叠、关联的阶段，计划到204()年基 本实现向氢经济的过渡。 技术研究、开发与示范阶段(2000至2015年)：该阶段主要任务和目标是进行满足用户謂要的氢能技术及产品的研 发，并进行商业化示范，以鼓励和带动企业界对氮能技术和产品进行商业化。在技术研究、开发与示范阶段，需耍人量资金 投入，而商业化前景并不十分明朗，有较大的风险。因此，在该阶段政府将在技术研发、示范的政策制定、资金投入等方面 发挥主导作用，并鼓励金业界积极参与。 向市场初步过

6、'渡阶段（2010至2025年）：在该阶段初步实现由氮能技术和产品的开发、示范向商业化、市场化的过 渡，其主要h标是氢能的生产、运输，以及可移动和固定式氢燃料电池基木实现商业化生产，氢能技术和产品开始被消费者 接受，政府已制定出氢能产品的各项技术标准。在该阶段，政府部门要率先作氢能产品的消费者，发挥示范和带动作用，同 时促进企业进行商业化。 市场扩大与基础设施建设阶段（2015至2035年）：在该阶段，氢能技术与产品的商业化已棊本实现，与氢能相关的 基础设施如加氮站、氮能运输系统等基础开始兴建。在该阶段，企业界已成为推动氮经济发展的主体。 实现向氢经济的转化阶段（2025至2040年）

7、：在该阶段，氢能的生产、储存、运输和应用产品全面实现商业化，并在全 国范围建立起与之相应的基础设施网，以氢能为基础的能源体系基木建立。2氢能技术与产品的近、中期研发目标 氢能生产目标以夭然气和液态燃料为原料的分散式制氢到2009年，使用于燃料填充站的采用以天然气和液态燃料为原料的分散式制氢技术（在不采用碳吸收技术、不含税情 况下）的制氢成本达到2.5美元/ g g e （生产相当于1加仑汽油热值的氢的成本为2.5美元,g g e为gallon of gasoline equivalent） <>到2010年，用于燃料填充站的采川以天然气和液态燃料为原料的分散式制氢技术（在不采丿ij

8、碳吸收技术、不 含税情况下）的制氢成本降至1.5美元/ g g eo以煤为原料的集中式制氧到2010年，开发出用丁实验规模制氮的膜及活性膜分离技术。到2015年，建立起以煤为原料的采用碳吸附技术达到零排放的集发电和制氢于一体的人型示范厂，使制氮成本达到0.8 美元/ g g e o利用可再生资源制氢到2010年，开发出用风力发电来电解制氢的装置，使其制氢成本达到2.85美元/ g g e,生产能力达到每天可生产相 当于500加仑汽油热当量的氢。到2015年,使采用该装置制氢的生产成本降至2.25美元/ g g e。到2015年，采用生物制氢技术，实验室规模的制氢成本不超过10美元/ g g e

9、o采用光电化学分解水技术，实验室规模的 制氢成本不超过5美元/ g g eo高温热化学技术制氧到2010年，实现利用太阳能反应器、采用超高温热化学方法、实验室规模的制氧成本不超过2.5美元/ g g eo到2011年，实现利用核反应堆、采用高温热化学方法、实验规模的制氢成本不超过2.5美元/ g g co到2013年，完成利用核能工程化规模制氢装置的设计t作。到2017年，使利用核能工程化规模制氢的成本降到2美元/ g g e。 氢能储存技术目标到2010年，用于燃料电池汽车的储氢装置的技术达到以下指标：氢与储氢装習的巫量比达到6%,能量密度达到1500 瓦小时/升，储存成本为4美元/千瓦小时

10、。到2015年，用丁燃料电池汽车的储氮装置的技术达到以下指标：氮与储氮装置的重量比达到9%,能量密度达到 2700瓦小时/升，储存成木降到2美元/千瓦小时。 氢能运输技术目标到201()年，实现把氧能从生产地运送到使用地(如以氢为能源的固定式发电油、交通工具等)的成本降到小于1.3 美元/ g g e o到2015年，实现把氢能从生产地运输到使用地的费用降低到小丁7美元/ g g eo 氢能转化技术目标到2010年，以天然气、丙烷为原料的功率在50250千瓦、用丁分散式发电用的燃料电池，其效率达到40%,寿命 达到4万小时，制造成本为400750美元/千瓦。到201()年，汽车用聚合物电解质膜

11、燃料电池达到以下指标：峰值效率60%,功率密度为220瓦/升，功率为325 瓦/ g g e ,制造成本为45美元/千瓦。到2015年，汽车川聚合物电解质膜燃料电池的成本降到30美元/千瓦。到2015年，以煤为原料的燃料电池与汽轮机混合发电装置的成本实现400美元/千瓦(在采用碳吸收技术后)，系 统效率达剑70%。 氢能利用目标在2004年建成第一个用燃料电池系统发电的区域性供电网，其建造成本低于1250美元/千瓦。在2009年，以聚合物电解质膜燃料电池为动力的燃料电池汽车进入示范阶段，燃料电池寿命达到2000小时。在2013年，建成集发电与制氢于一体的尚定式燃料电池系统，其寿命达到4力小时，

12、效率达到40%,成木低于750 美元/千瓦。在2013年，车用聚合物电解质膜燃料电池寿命达到5()0()小时，汽车可连续行驶3()()英里。 安全与技术标准制定目标 2005年发布技术与安全标准的试验标木。2010年完成技术与安全标准、规范的制定，并予以实施。3 政府研发经费预算与经费投入分布情况在2(x)4至2008年的5年间联邦政府计划投入12亿美元用于实施氢能技术研究、开发与示范行动计划，投入领域 主耍包括氢能主产与运输、氢能储存、氢能转化、氢能应用、安全标准与规范、氢能基础研究、氢能教育与分析项h等。4.2005年研发重点 氢能生产与运输开展降低以天然气为原料分散式制氮成本的技术研究，

13、侧重丁对膜技术和热氧化催化反应器的研究。开展煤制氢项h的研究继续进行以液态氢载体为原料的先进制氢系统的计算科学研究；以降低制氢成本为目的的先进分离与净化技术的研究；采用碳吸附技术，以化石能为原料的制氢系统的研发与示范。利用可再生资源的制氢技术研究降低电解制氢成本的技术研究；生物质的热化学转化技术研究：光电化学系统与水的电解技术研究；水的高温化学循环裂解技术及其它无碳排放的制氧技术；微生物光解、发酵系统的研究。研究开发以复合燃料为原料，采用吹氧与气化技术，集制氢与发电于-体的循坏装置。开展利用核能制氢的研究制定核能制氢的研发计划：开始核能制氢基木生产过程的研究（包括高温电解、硫的热化学循环等）。

14、开展用于低成本制氢的生物质气化和液化技术研究。进行以降低成木、提高能源效率为h的的氢的压缩和液化技术研究。进行降低氮运送基础设施成木的研究，包押;低成木输送氢的管道材料研究，新型液态、同态氢载体的研究等。 氢的储存完成满足近期h标的爲压和冷冻储氢罐的研究工作。加强对创新性储氢方法的研究和评估，如可逆储氢材料（碳纳米管、金属氢化物等），化学氢化物的还原研究，以 及同时采用气体压缩方式利可逆储氢材料的混合储氢技术的研究等。 氢能的转化继续对用于交通工具利用作小型固定式电源的聚合物电解质膜燃料电池的降低成本和捉高使用寿命的研发。刃:发用作匝型运输匸具辅助动力系统的燃料电池。对具有基本性能的高温膜燃料

15、电池进行进一步开发和示范。 氢能的基础研究进行储氮材料的研究，侧重于鳌合氢化物、纳米结构材料及相关理论、模型、模拟的研究，并开发用于对储氢材料 进行分析和特性描述的仪器设备。用于分离、提纯、离子传输的纳米级膜材料及燃料电池膜材料的研究。对分离过程及机理的理论、模型、模拟的研 究。纳米催化剂的设计，创新性合成技术及新颖特性描述技术研究，催化途径的理论、模型及模拟研究。生物激活材料及酶催化剂催化过程的研究，生物混合能系统研究，纳米级结构设计及理论、模型研究。开展在纳米级结构的太阳能制氢技术研究，光的采集和转化概念的研究，有机半导体及其它高性能材料的研究，光 化学过程的理论、模型及模拟的研究。 氢能的应用与交通部、环保局合作实施一些氢能某础设施和燃料电池汽车示范项h,以对技术进行验证，并据此对氢能技术研 发、示范重点进行调整。侧重于以下方面：氢燃料站的安全、运行、可靠性，燃料添加系统；在实际运行和气候条件下的燃料电池汽车的性能。分别确定用燃料电池系统发电的区域性供电系统，以及集发电、制