美国能源部HFTO推进关键绿氢技术的规模化生产

3月25日,美国能源部(DOE)氢能和燃料电池技术办公室(HFTO,HydrogenandFuelCellTechnologiesOffice)发布消息称,美国能源部国家实验室联盟正在推进关键清洁氢气技术的大批量生产。

美国能源部(DOE)氢能和燃料电池技术办公室(HFTO)强调将更新“卷对卷(R2R)美国国家实验室联盟”,开发“卷对卷”工艺,以降低制造电解槽和燃料电池的成本。R2R联盟旨在推进高效、高吞吐量和高质量的制造工艺,以加速美国国内制造并降低耐用、高性能燃料电池和电解槽系统的成本。

正如《美国国家清洁氢战略和路线图》()中所规定并由氢能机构间工作组协调的那样,连同《两党基础设施法案》资助的其他支持美国制造业的激励措施一起,该联盟代表了拜登-哈里斯政府加速使用清洁氢气的关键要素。

HFTO副主任NicholeFitzgerald称,清洁氢气是实现白宫雄心勃勃的气候目标的重要且用途广泛的工具,该联盟将与美国能源部开发清洁氢气技术的长期努力携手合作,推动美国在实现新兴技术市场飞速发展所需的尖端制造工艺方面的领导地位。

R2R联盟由《两党基础设施法案》条款815和816资助,致力于推进电解技术并提高清洁氢能系统和组件的制造和回收能力,并将补充根据HFTO的资助机会选择该法案支持的项目,涵盖:绿氢电解、制造和回收。R2R联盟由美国国家可再生能源实验室(NREL,NationalRenewableEnergyLaboratory)牵头,包括阿贡国家实验室(ANL,ArgonneNationalLaboratory)、橡树岭国家实验室(ORNL,OakRidgeNationalLaboratory)、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL,LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)和桑迪亚国家实验室(SNL,SandiaNationalLaboratories)。

燃料电池和电解槽的高通量制造对于支持清洁氢技术的市场加速至关重要。卷对卷制造可以通过提高工艺效率和减少材料浪费来降低成本,但需要解决与材料合成、涂层、干燥和质量控制相关的挑战,扩大这些工艺的规模以供行业采用。

R2R联盟董事兼NREL高级科学家ScottMauger表示,“首要目标是降低风险并加速美国制造的高性能、耐用和低成本的燃料电池和电解槽”。该联盟的活动将侧重于了解制造过程本身的科学知识,以实现“目标速率、产量和产品质量”。

R2R联盟的核心实验室将在六个主题领域开展研究、开发和示范活动,每个领域都由一个实验室领导,每个实验室的现有能力和专业知识将集中在该领域。前三个主题涉及对氢能行业发展至关重要的制造方面的挑战,后三个主题是跨领域活动,将与制造挑战研究相结合:

材料放大科学(ANL)

制造工艺科学(SNL)

质量控制(NREL)

表征(LBNL)

高级计算(SNL)

技术经济分析(NREL)

该联盟计划通过合作研发协议项目来支持氢能行业的发展,更多细节将在未来几个月内公布。美国工业顾问委员会还将就该联盟的研究目标和主题提供指导,并促进更广泛的R2R行业与燃料电池和电解槽制造商和材料供应商之间的合作。

R2R活动还将配合HFTO的其他氢能相关的联盟项目,比如“下一代水电解槽”项目(H2NEW,HydrogenfromNext-generationElectrolyzersofWater)和“百万英里燃料电池卡车项目”(M2FCT,MillionMileFuelCellTruck)。R2R联盟将开发一系列流程和途径扩大H2NEW和M2FCT项目材料和组件的开发规模,并将与这两个联盟密切合作,以确保使用相关指标、方法和协议。总之,这些努力将推进美国能源部规模化氢能应用项目(H2@Scale)的愿景和目标,即到2031年将绿氢的成本降低到每公斤1美元。

此外,美国能源部3月13日还宣布为24个州的52个氢能和燃料电池项目提供7.5亿美元的资金支持,以促进燃料电池和电解槽在美国国内的生产,特别针对重型商用车应用领域。

根据美国能源部(DOE)当天的公告,这些项目预计将为美国每年创造14GW燃料电池和10GW电解槽的产能,“足以为每年销售的5万辆即15%的中型和重型卡车提供动力,每年生产130万吨清洁氢气”。这也将为氢能行业创造1,500多个就业机会。

2024年3月13日美国能源部提供7.5亿美元支持24个州的52个氢能和燃料电池项目

选定的项目分为六个主要领域,直接支持《美国国家清洁氢战略和路线图》()的清洁氢战略,强调在氢能领域降低成本、加强制造、提升供应链和增加美国国内就业。

主题1:低成本、高通量电解槽制造

项目数量:8个

补贴金额:3.16亿美元

选定的项目将进行研发,通过电解槽制造创新(包括自动化制造工艺)实现更大的规模经济;可加工性和规模化设计;先进的质量控制方法;减少关键矿物负荷;以及报废回收和可再循环性设计。

主题2:电解槽组件和供应链开发

项目数量:10个

补贴金额:8100万美元

选定的项目将支持美国供应链制造和关键电解槽组件(包括催化剂、膜和多孔传输层)的开发需求。

主题3:先进技术和组件开发

项目数量:18个

补贴金额:7200万美元

入选项目将展示满足性能、寿命和成本指标的电解槽新材料、组件和设计,从而降低成本并降低供应链风险。

主题4:燃料电池组件和电堆的先进制造

项目数量:5个

补贴金额:1.5亿美元

选定的项目将支持低成本燃料电池的高通量制造,并解决关键的规模化挑战,以实现规模经济。

主题5:燃料电池供应链发展

项目数量:10个

补贴金额:8200万美元

入选项目将进行研发,以解决国内燃料电池材料和组件供应链中的关键缺陷,并开发减少或消除对“永久化学品”需求的先进技术。

主题6:回收和再循环联盟

项目数量:1个

补贴金额:5000万美元

这笔资金同样建立了一个由工业界、学术界和国家实验室组成的联盟,以开发创新和实用的方法,以实现清洁氢材料和组件的回收、再循环和再利用。该联盟将在整个行业建立回收电解槽和燃料电池系统和组件的蓝图,确保长期供应链安全和环境可持续性。

这次共有24州的52个氢燃料电池生产领域的项目获得资金支持,包括巴拉德动力系统(Ballard)、通用汽车、NuveraFuelCells、PlugPower、博世等。其中,通用汽车获得3000万美元资助,将促进密歇根州庞蒂亚克工厂高速燃料电池膜电极组装及电堆制造及自动化,每年为美国增加20,000个电堆。巴拉德获得4000万美元资金资助,计划在德克萨斯州建造一家新工厂,用于创新的自动化堆栈组装和石墨双极板的柔性生产线。Nuvera获得3000万美元的资金,推动其“下一代燃料电池堆技术的大批量生产工艺”的开发。PlugPower参与了不少于九个受资助的项目。其他获得资助的知名公司还包括挪威的电解槽公司NelHydrogen、蒂森克虏伯Nucera(ThyssenkruppNucera)、康明斯(Cummins)和德国机械工程公司Saueressig等。

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