美国能源部资助小企业清洁氢能、氢燃料电池研发项目
文摘
2025-01-11 08:38
湖北
2025年1月7日卡车技术前线消息，美国能源部（DOE）向小企业开放了新的资金，用于创新清洁能源技术，作为其小企业创新研究和小企业技术转让（SBIR/STRR）计划的一部分。SBIR和STTR是有竞争力的融资机会，鼓励美国的小企业参与研发，以加速创新技术的商业化。
通过SBIR和STTR，能源效率和可再生能源办公室（EERE）使数千家小企业和企业家能够开发加速向清洁能源未来过渡所需的尖端技术。SBIR/STRR分两个阶段提供资金：在第一阶段，小企业可以获得高达20万美元的资金，以证明一个想法的可行性；成功的获奖者可以在第二阶段获得高达100万美元的资金，用于进一步开发，包括原型设计、验证和测试。作为此次融资机会的一部分，氢和燃料电池技术办公室正在寻求与以下主题相关的提案：- ·耐用、高效、低成本的PEM燃料电池阴极催化剂，适用于重型运输应用，Durable, Efficient, and Low-Cost PEM Fuel Cell Cathode Catalysts for Heavy-Duty Transportation Applications
- ·持中型和重型燃料电池卡车扩大规模的创新制造理念，Innovative Manufacturing Concepts to Support Scale-Up of Medium- and Heavy-Duty Fuel Cell Trucks
- ·电力电子技术能够将低成本间歇电力转换为低成本氢气，
- ·促进氢气和燃料电池系统和组件稳健供应链的发展和扩张，
█耐用、高效、低成本的PEM燃料电池阴极催化剂，适用于重型运输应用本子主题征求关于新颖和创新概念的建议，以推进用于重型直接氢聚合物电解质膜（PEM）燃料电池的氧还原反应（ORR）阴极电催化剂的开发和集成，重点是高耐久性和高效率，特别是在高温操作（100-120℃）下。催化剂创新可以包括但不限于新型合金、载体结构和载体材料。 由于更容易散热以及消除/修改加湿子系统，在较高温度（100-120℃）下运行可以简化电池堆/系统设计。然而，迄今为止，专门设计用于利用高温操作优势的催化剂尚未得到充分探索。PEM燃料电池膜电极组件（MEA）依赖于昂贵的铂族金属（PGM）作为电极内的催化剂。降低燃料电池成本的关键途径是减少燃料电池中使用的PGM的量，提高ORR活性，同时保持燃料电池的耐用性和效率。对于最先进的MEA，耐用性和功率输出会随着PGM负载的降低而降低。这使得很难在满足系统成本（80美元/千瓦）和效率（峰值68%）目标的同时，实现2030年美国能源部关于中型和重型运输应用25000小时耐久性的目标。在要求最苛刻的应用中，条件包括在燃料和空气杂质存在的情况下运行、启动和停止、冷冻和解冻（freezing and thawing），以及导致燃料电池材料、组件和界面受到机械和化学应力的湿度和负载循环。 在运行相当于25000小时的重型AST后，针对本子主题提交的拟议催化剂设计必须证明，当集成到MEA中时，在超过M2FCT 2025 MEA目标2.5 kW/gPGM功率输出（0.7 V下的1.07 A/cm2电流密度）方面取得重大进展。目标是MEA级性能，PGM总负荷限制在0.3mg/cm2。MEA测试条件为：100-120℃，2.5大气压，化学计量比：1.5阴极/2阳极，尽可能低的湿度，以及整体电池条件。第一阶段提案应提供新型低PGM（总MEA负载≤0.3mgPGM/cm2）阴极氧还原催化剂合成的详细信息（novel low-PGM (total MEA loading of ≤0.3 mgPGM/cm2) cathode oxygen reduction catalyst synthesis,）、提高性能的MEA集成方法、MEA测试，以及该方法如何在现实条件下提高低成本燃料电池的耐用性和效率的实质性证据。本子主题中提出的新型催化剂应旨在直接解决与温度要求提高相关的关键挑战。这必须包括提高对碳腐蚀的抵抗力，以及针对在该温度范围内在干燥环境中运行而优化的催化剂。本子主题征求关于新颖和创新概念的建议，以解决中重型聚合物电解质膜（PEM）燃料电池的高质量和耐用电堆（stack）、电池（cell）、膜电极组件（MEA）和MEA组件的制造规模扩大所面临的挑战和瓶颈。目前，电池堆和电池主要使用手动或半自动方法制造，而需要全自动方法来满足最初的市场需求。在许多情况下，MEA组件是使用连续制造方法制造的，例如卷对卷（roll-to-roll），但设备和工艺可能没有针对当前的PEM燃料电池材料和结构进行完全优化。现有的设备和方法也可能不适用于可能提供更高可制造性、效率和耐用性或降低成本的新型MEA、电池或电堆结构。此外，高效和高通量的电堆组装后测试和调节被认为是一个持续的挑战。沃尔沃、戴姆勒合资公司cellcentric2024年6月开始燃料电池系统试生产
感兴趣的领域包括加速调节和验证的创新方法，以及用于测试和调节步骤的改进设备和电子设备。美国能源部寻求有助于氢社区提高制造能力的建议，以实现中重型燃料电池20000堆/年（6堆/小时，2400 MEA/小时）的近期生产目标。这一目标是实现80美元/千瓦（25000小时耐久性）的最终系统成本目标所需产量的第一步。第一阶段提案必须提供工艺或设备技术概念的详细信息，在原型规模上验证概念可行性的方法，以及该概念将如何促进提高制造吞吐量（包括解决组件/系统的调节和测试/验证等瓶颈）以实现近期20000堆/年的目标以及最终系统成本和耐用性目标的证据（例如初步技术经济分析）。第二阶段的提案设想包括使用相关材料和/或在相关加工或测试条件下进行原型演示，制造和现场测试多个多边环境协定（如果涉及这一子主题领域），以及详细的成本分析。不感兴趣的提案主题包括：双极板保护涂层和基础催化剂、膜或MEA开发。
