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燃料电池基础材料与过程机理研究
2021-09-15
氢燃料电池结合可再生能源电解水制氢可实现对燃油发动机的绿色替代，是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径之一。近年来，氢燃料电池技术及其在新能源汽车等领域的应用取得长足发展。然而，成本和寿命一直制约着其大规模的商业化，迫切需要加强燃料电池的材料新体系及其电化学机理过程的研究，突破催化剂铂担量高，膜电极、双极板寿命短，衰减机理不明确，控制策略不完善等关键科学问题和技术瓶颈。
针对低成本、长寿命氢燃料电池技术发展需求，2016年，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）牵头实施了国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项“燃料电池基础材料与过程机理研究”项目。中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学、重庆大学、武汉大学、武汉理工大学、大连理工大学等22家参加单位围绕低铂/非铂催化剂、新型聚合物膜、高效膜电极、耐腐蚀双极板、低温杂质适应性、电堆结构与过程等方面，探索、揭示并验证燃料电池的电化学核心机理，研制高功率密度、低铂载量和长寿命的材料工艺和配方，重点解决核心材料的微观结构与其性能、稳定性、老化机理之间的构效关系，关键部件的制备方法对电池寿命的影响机制，低温与杂质环境适应性，流场结构及水管理过程的优化设计等关键科学与技术问题，掌握批量制备燃料电池所需的关键电化学材料的关键技术，为突破高功率密度燃料电池电堆的设计和制造工艺提供理论支持。通过上述问题的解决，探索新一代车用燃料电池新材料和新体系，并进行电堆验证，形成材料制备技术，突破车用燃料电池性能、成本与寿命等技术瓶颈，提高我国车用燃料电池技术的国际竞争力。
