日前，歐洲能源研究聯盟（EERA）發佈了新版《氫能與燃料電池聯合研究計劃實施規劃》，確定了歐盟到2030年在氫能與燃料電池技術領域的研究目標、行動計劃和優先事項，以促進氫能與燃料電池技術的大規模部署和商業化。
EERA是歐洲最大的低碳能源研究非營利性國際協會，由超過250家公共科研機構和高校組成，是歐盟戰略能源技術規劃的研究支柱，目前共開展了17個低碳能源技術領域的聯合研究計劃，氫能與燃料電池是其中之一。
本次更新的實施規劃提出了7個子領域的研究重點和關鍵項目，並明確了實施優先級和預算：
- 電解質
- 催化劑與電極
- 燃料電池電堆材料與設計
- 燃料電池系統
- 建模、驗證與診斷
- 氫氣生產與處理
- 氫氣儲存
詳細內容如下：
電解質
1、燃料電池和電解質隔膜中輸運過程研究
該領域計劃投入2400萬歐元資助4個項目，包括：聚合物和無機納米結構複合材料中的離子輸運研究；將寬帶電子光譜、核磁共振同步加速器和中子散射技術用於聚合物、氧化物/陶瓷材料的化學和輸運特性研究；多相氧化物材料中的離子輸運研究。
2、電解質材料降解過程及其緩解方法研究
該領域計劃投入4600萬歐元資助5個項目，包括：質子導電陶瓷基電解質材料的降解研究（尤其是在高壓電解模式下）；開發監測隔膜和電解質降解的原位診斷傳感器；利用BES、MRI、同步加速器和中子散射等技術開發電解質降解現象的化學、結構和形態變化表徵新技術。如：開發增強聚合物膜化學穩定性和機械穩定性的方法，並進行驗證。
3、新型膜材料和薄膜電解質沉積方法
該領域計劃投入4200萬歐元資助6個項目，包括：開發穩定的鹼性陰離子交換膜；開發具備質子電導率的中溫固體氧化物燃料電池電解質；利用3D打印技術生產高表面積電解質的可行性研究；開發適用於200-450℃的質子導電材料；通過新的電解質膜化學、設計和架構開發智能、自適應材料，以緩解材料隨時間的老化；開發薄膜電解質沉積的新工藝和方法。
4、膜電極界面電解質研究
該領域計劃投入1000萬歐元資助2個項目，包括：通過性能、製備、加工路線、表徵技術和工具研究，開發用於膜電極界面的改進離子聚合物；包含新型離聚物材料的油墨催化劑，研究電池運行過程中聚合物的降解現象。
5、在實際運行條件下膜電極組件電解質的性能和耐久性驗證
該領域計劃投入1800萬歐元資助4個項目，包括：新型材料的耐久性研究；建立燃料電池和電解槽長期測試數據的開放獲取數據庫；材料重複利用的可行性研究。
催化劑與電極
1、燃料電池和電解槽電化學過程和材料基礎研究
該領域計劃投入3600萬歐元資助5個項目，包括：電極、催化劑和載體的模型和表徵；新型分段式雙極板；實際運行條件下的催化劑表面結構研究；用於高溫、電壓跨度大的穩定氧電極；優化催化劑和電極性能。
2、電極、催化劑和載體的設計和開發策略
該領域計劃投入6500萬歐元資助8個項目，包括：集成電荷轉移和催化活性的多功能電催化劑，用於含碳燃料；改進化學穩定性的質子交換膜燃料電池、便攜式微流體燃料電池、直接甲醇/乙醇燃料電池，使電池具有更高活性和更佳性能；用於乾燥環境的多相電極、結構化電極；耐腐蝕高溫電極；中溫電池（200–600℃）新型電極；納米級催化劑、氧化物陶瓷電極和載體的穩定與控制；用於中溫燃料電池中碳氫化合物直接利用的新型陽極電催化劑；低貴金屬含量的陽極電催化劑，用於低溫直接氧化甲醇/乙醇。
3、改進催化劑性能
該領域計劃投入3200萬歐元資助3個項目，包括：多功能電極材料，用於直接轉化和合成氫載體，使用無毒、無害的原料作為電催化劑；非貴金屬電催化劑的合成與表徵；耐鹼性介質腐蝕電極，質子-電子混合導電電極。
4、材料集成、電極設計與製造
該領域計劃投入5200萬歐元資助3個項目，包括：電池中先進電極的集成和示範；使用最少電催化劑的納米結構電極概念原型；通過可升級、環保和自動化製造技術開發納米結構電極。
燃料電池電堆材料與設計
1、連接件和雙極板
該領域計劃投入4400萬歐元資助8個項目，包括：開發用於高溫燃料電池和電解槽的無腐蝕陶瓷連接件的3D打印新工藝；開發用於集成電路（IC）的3D打印材料；開發3D打印的IC設計；開發連接件的鉻蒸發阻擋層的低成本塗層技術；開發用於低溫運行的新型IC材料；開發質子交換膜燃料電池雙極板的非貴金屬塗層；開發用於燃料電池和電解槽管狀電池的連接件；開發燃料電池和電解池雙極板性能和穩定性的原位表徵方法。
2、接觸和氣體分佈研究
該領域計劃投入2200萬歐元資助5個項目，包括：低電阻和高穩定性質子交換膜燃料電池微孔層研究；熱循環過程的接觸損耗原因研究；電堆中電池互連的接觸行為建模和仿真；新型陰極柔性接觸層的開發；通過增材製造改善接觸並減小面積比電阻。
3、電堆密封
該領域計劃投入3400萬歐元資助10個項目，包括：固態反應燒結法開發陶瓷密封；固態氧化物電池電解運行對電堆密封膠的影響研究；鑄造和/或成型接近最終形狀密封件的自動化生產；開發雙極板或膜電極密封的低成本集成生產工藝；開發用於模塊的玻璃-陶瓷密封膠；研究耐用和低成本密封的精確成型增材製造技術；開發密封材料以提高固態燃料電池電堆耐用性，實現200次以上熱循環；不同玻璃-陶瓷密封膠材料的測試和表徵；開發玻璃-陶瓷密封膠在工作條件下的表徵方法；熱循環過程中電堆熱應力建模與仿真。
4、傳感器新型設計
該領域計劃投入1400萬歐元資助3個項目，包括：基於O2壓力差和/或溼度傳感器開發燃料利用率傳感器；嵌入式傳感器；將診斷算法和傳感器等硬件直接集成到現有燃料電池輔助系統（BoP）組件中。
5、電堆和BoP新型設計
該領域計劃投入3200萬歐元資助7個項目，包括：通過結合氧氣輸運膜更好地回收燃料；優化BoP以減少低溫系統寄生損耗；開發加壓制氫電解池新型設計，具有更高的穩定性和更低的成本；基於氫能和燃料電池的輕便高效便攜式發電新概念；質子交換膜電池和超級電容深度集成的電堆概念。
燃料電池系統
1、系統組件材料開發
該領域計劃投入1800萬歐元資助7個項目，包括：燃料電池BoP組件的經濟高效合金材料；高溫BoP組件新型材料；高溫熱交換器用塗料開發；BoP組件耐腐蝕塗層開發。
2、組件/功能開發
該領域計劃投入1500萬歐元資助3個項目，包括：在電堆中集成重整器和熱交換器；開發選擇性膜和其他燃料廢氣淨化裝置以獲取熱量、電力和氫氣；開發陽極廢氣的再循環風機，用於蒸汽重整。
3、新系統概念開發
該領域計劃投入1500萬歐元資助4個項目，包括：聯合固體氧化物燃料電池和燃氣輪機的高度靈活熱電聯產系統，以及實現最高效發電；固體氧化物電池和儲熱結合，以最大化能量轉換效率；固體氧化物電池和液態有機氫載體儲氫結合，用於汽車和航空。
4、燃料電池和電解槽傳感器及診斷工具
該領域計劃投入1000萬歐元資助2個項目，包括：集成燃料、溫度、流量傳感器的高溫固體氧化物電池系統；集成傳感器低溫燃料電池和電解系統。
5、系統控制
該領域計劃投入1400萬歐元資助2個項目，包括：基於腳本的系統控制和運行自動化，以實現系統生命週期內簡易低成本檢測電堆性能；基於神經網絡和人工智能的系統容錯控制。
建模、驗證與診斷
1、燃料電池組件建模
該領域計劃投入1000萬歐元資助4個項目，包括：利用從頭計算法和連續模型，研究催化劑層的結構和物理特性，以改善其性能和耐久性；基於模型方法優化有源層結構以增加電池功率密度；多尺度輸運機理研究以確定不同組件的最佳材料結構，開發快速可靠的多組件老化模型；通過雙極板相變兩相流仿真模擬以優化設計。
2、燃料電池單元、雙極板建模及實驗驗證
該領域計劃投入900萬歐元資助4個項目，包括：電堆三維計算流體動力學（CFD）開源模型；用於下一代電池組的雙極板設計和膜電極的共同優化；開發電堆先進三維模型，為開發模塊化電池做準備；進行模型的實驗驗證。
3、燃料電池電堆建模
該領域計劃投入800萬歐元資助2個項目，包括：優化雙極板、集電器等的參數、幾何形狀和配置，開發模型測試助劑對電池組性能的影響，並研究電池組與其他電氣設備的相互作用，以優化電堆設計；電堆三維仿真、專有設計規則和最佳實踐。
4、系統建模與控制
該領域計劃投入1400萬歐元資助5個項目，包括：開發可預測壽命的動態多物理場燃料電池系統模型；建立燃料電池系統數據庫；不同環境下運行狀況與壽命關係的模型研究；優化燃料電池管理系統，包括電池組和系統級的性能和耐用性；開放的快速原型仿真平臺用於優化車用燃料電池系統。
5、開發表徵工具
該領域計劃投入1100萬歐元資助4個項目，包括：從納米級到微米級結構的多尺度表徵；分段式雙極板，用於局部檢查和實時診斷；開發用於表徵單個現象和微觀結構的燃料電池先進異位測試方法，用於模型參數識別和模型驗證；加速壓力測試以驗證老化模型。
氫氣生產與處理
1、生物質/生物廢物制氫
該領域計劃投入2000萬歐元資助4個項目，包括：非貴金屬催化劑生物質制氫；高性能氣化爐實現廢物氣化連續運行一萬小時以上；改進催化劑和優化過程控制提高氣化爐運行時間；廢物制燃料的標準化並開發過程中燃料分析方法。
2、藻類制氫
該領域計劃投入3600萬歐元資助3個項目，包括：確定光轉換效率高於5%的高性能藻類；藻類制氫用膜的開發，如聚合物和金屬膜；生物水煤氣變換反應中一氧化碳脫氫酶和[鎳鐵]-氫化酶對碳納米管的生物功能化。
3、水熱分解制氫
該領域計劃投入600萬歐元資助1個項目：開發水和二氧化碳低溫熱分解的新型催化劑。
4、更高效的光催化制氫
該領域計劃投入1600萬歐元資助6個項目，包括：共摻雜TiO2-Co3O4納米結構異質結作為光陽極，通過光催化水分解生產氫；通過改進光催化劑提高產氫率；用於光催化水分解和生產太陽能燃料的納米結構非貴金屬催化劑；光催化重整醇類制氫的催化劑；光催化重整生物質制氫；人工光合作用的多尺度模型開發。
5、氫氣壓縮、液化和淨化
該領域計劃投入1000萬歐元資助4個項目，包括：減少70 MPa金屬氫化物氫壓縮機一半能耗，集成膜反應器，提高現場生產和膜分離效率；將氫氣液化能耗降低至現有值的1/3；開發金屬膜和陶瓷膜等材料，提高氣體分離膜化學穩定性和機械穩定性及選擇性。
6、其他制氫方法的安全、規範和標準
該領域計劃投入800萬歐元資助4個項目，包括：確定監測氫氣質量的方法，開發氫氣質量傳感器，評估質量下降對氫裝置的影響，開發可利用低品質氫氣的固體高分子燃料電池（PEFC）；通過監控設備、傳感器等評估在建築物等空間內對氫氣的處理；氫氣生產的安全性和風險評估；建築物中氫氣使用的風險評估和指南。
氫氣儲存
1、壓縮儲氫和液態儲氫
該領域計劃投入600萬歐元資助4個項目，包括：低於目前壓縮氣態儲氫壓力的碳纖維替代材料，如玻璃纖維或芳綸纖維；高壓氫氣對氫氣管路、閥門、比例調節器的影響；高壓氫氣罐快速加註的控制系統；液態氫對連接管線、閥門、比例調節器等的影響。
2、氫氣載體
該領域計劃投入2400萬歐元資助15個項目，包括：酰胺/酰亞胺基材料；利用體心立方結構合金儲氫；基於輕元素的複合氫化物；新型稀土-鎂-過渡金屬（RE-Mg-TM）三元氫化物實現在環境條件下固態儲氫；基於氨硼烷和/或硼氫化物的混合系統；複合氫化物；高熵氫化物；金屬氫化物；在環境條件下不穩定但在較高氫氣壓力下穩定的材料；過渡金屬-合金和金屬有機框架（MOFs）複合材料，可在低溫條件下吸附和吸收氫氣；多孔材料（如包合物、多孔冰）儲氫；用於液態化學儲氫的硼氫化鈉溶液及其他化合物（如氨硼烷）；液體有機氫載體，如甲酸、芳烴、酒精等；低成本金屬和氫化物化合物副產物的可控水解和回收。
3、儲氫系統
該領域計劃投入900萬歐元資助5個項目，包括：低溫壓縮儲氫、固態壓縮儲氫；儲氫罐與燃料電池系統集成；制定儲氫規範。（來源：CASEnergy）
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