2023年度绿色低碳领域重大产业创新计划榜单.doc

附件 1 2023 年度绿色低碳领域省重大 产业创新计划榜单 一、低碳冶金全流程再造工艺技术与应用 主要内容：依据冶金全流程中烧结、炼铁、炼钢、轧钢等 关键工序产生的固废及碳排放开展再造冶金流程技术与应用研 究；开发铁矿烧结过程多能耦合协同减碳和余热回收及梯级利 用、高炉富氢低碳炼铁及全氢无碳炼铁、熔融氧化物无碳电化 学炼铁、等离子体还原铁矿石、焦化全流程智慧管控、氢直接 还原铁矿粉制备高纯铁粉、转炉非补热提温吹炼及转炉喷吹生 物质碳粉冶炼提升废钢比、高能效智慧型轧钢加热炉燃烧监控、 长材免加热直接轧制、钢铁典型固废绿色低碳利用等关键技术， 实现降耗节能减碳。 攻尖点：铁矿粉低碳烧结及余热高效回收及梯级利用技术； 高效率等离子体加热联合 C-H 燃料转化二氧化碳制合成气的关 键技术；高炉富氢碳循环低碳炼铁、全氢无碳炼铁；氢直接还 原铁矿粉制备高纯铁粉技术；长材铸坯提温及免加热直接轧制 关键技术；高能效智慧型轧钢加热炉燃烧监控关键技术；钢铁 典型固废绿色低碳利用关键技术。 考核指标： 1.建成 4 项低碳排放示范工程 （1）铁矿烧结过程多能耦合协同减碳示范工程 1 项，烧结 矿余热回收利用率提高到 70%； -1- （2）熔融氧化物无碳电化学炼铁、等离子体还原炼铁示范 工程 1 项， 建成 2 MW 电弧等离子体实验平台， 电极寿命大于 200 小时，热效率>85%，等离子体辅助二氧化碳转化率>85%； （3）焦化过程多能耦合协同减碳示范工程 1 项，干熄焦炉 的中修周期由 2 年延长至 2.5 年，红焦热量回收利用率≥83%， 吨焦发电量提高 2 千瓦时，冶金焦率≥0.2%； （4）钢铁典型固废绿色低碳利用示范工程 1 项，固化二氧 化碳不低于 1000 吨/年，钢渣中的游离氧化钙转化为碳酸钙比例 ≥90%。 2.建成 4 条低碳排放示范生产线 （1）全氢无碳炼铁示范生产线 1 条，年产铁水 8.5 万吨， 球团还原膨胀率<20%； （2）用氢直接还原铁矿粉制备铁基粉末示范生产线 1 条， 年产还原铁粉 6 万吨，铁粉纯度≥98%； （3）长材铸坯提温及免加热直接轧制示范生产线 1 条，实 现免加热直轧率>90%，氧化烧损小于 0.4%； （4）冶金熔渣热态耦合制备绿色胶凝万吨级示范应用线 1 条，绿色胶凝材料 7d 活性指数≥70，28d 活性指数≥90； （5）任务实施后实现减排二氧化碳≥220 万吨/年（按照年 产 2000 万吨钢材计算），减少 40 kg 标煤/吨钢产品。 二、面向水泥、玻璃等重点建材行业的二氧化碳高效捕集 及转化利用示范应用 主要内容：针对水泥窑、玻璃窑炉等重点行业开展烟气二 氧化碳高效捕集技术研究，开展新型吸收/吸附新材料研究；研 -2- 发二氧化碳高效捕集-转化利用一体化的可行途径，建立集成工 艺。 攻尖点：新型吸收/吸附新材料；集成性 CCU 技术。 考核指标：建立和运行万吨级捕集及转化利用示范线一套， 二氧化碳捕集率大于 95%，能耗小于 2.3 吉焦尔（GJ）/吨。或 建立百吨级二氧化碳捕集-转化一体化验证装置 1 套，二氧化碳 捕集率大于 95%，转化率大于 95%，实现二氧化碳的一体化技 术集成与示范。 三、可再生能源驱动二氧化碳高值化利用技术 主要内容：开展可再生能源驱动二氧化碳高效转化合成多 碳高附加值化学品研究，构建高活性、高选择性以及高稳定性 的反应体系；研究二氧化碳电催化还原转化催化剂，探索低成 本、规模化制备；实现 C−C 键的精准偶联，降低低附加值化 学品选择性。研发新型高效稳定光驱动二氧化碳还原催化剂， 构建光驱动二氧化碳还原验证器件。 攻尖点：二氧化碳定向转化催化材料；高效二氧化碳转化 装置。 考核指标： 1.二氧化碳电催化还原转化 提供高效二氧化碳电催化还原转化小试装置，二氧化碳还 原的法拉第效率大于 90%，产物选择性大于 80%，能量转换效 率大于 50%，能够保持稳定运行，并具备较好的经济效益。 或 2.二氧化碳光催化还原转化 提供二氧化碳转化亚公斤级/天的小试反应装置，研发新型 -3- 稳定高效光驱动二氧化碳还原催化剂，压力 0.1-6MPa，光照强 度 0.06-11W cm-2 (0.6-110 个太阳)，达到 1mmol g 催化剂-1 h-1 转化 速率，连续测试＞72 小时，性能衰减＜5%。 四、面向工业节能的高性能绝热气凝胶 主要内容：研发具有更好尺寸稳定性、隔热及耐高温性能 的气凝胶；研发气凝胶涂料和气凝胶型材，提升其耐候性，提 出气凝胶水性涂料施工方案，并在热力管道、生产设备等应用 开展规模化试点及节能示范；优化生产工艺和生产设备，提高 规模化量产效率，实现改性剂、溶剂等传统工艺的回收再利用， 实现气凝胶及其产品的绿色规模化生产。 攻尖点：新型高性能绝热气凝胶及涂层表界面调控合成路 径和生产工艺。 考核指标： 1.研发新型高性能绝热气凝胶材料 （1）气凝胶热导率<0.012W/m·K，孔隙率>92.0%，密度<0.50 g/cm3，宽域温度范围（-20℃ 至 500℃）内高热稳定性，制 备气凝胶水性分散体系，气凝胶粉体在水性体系中的含量>30% （质量分数）； （2）湿法成型技术制备气凝胶毡材热导率<0.021W/mk， 符合 GB/T 34336-2017 中 A 类产品性能； （3）真 空 高 温 热 压 方 法 制 备 气 凝 胶 涂 料 工 作 温 度 在 -50℃~500℃，常温热导率<0.035W/mk； （4）气 凝胶板材热导率<0.03W/mk（ 25℃）， <0.08W/mk （600℃），压缩强度>0.3MPa，长期工作温度>900℃。 -4- 2.实现气凝胶及其产品的绿色规模化生产 （1）溶剂可循环使用，原材料消耗下降 45%以上； （2）碳排放量由传统生产每 1 kg 气凝胶排放 8.8 kg 二氧 化碳下降至 6 kg，减排率>30%，设计产能>1000 吨。 五、快充、低温锂离子电池关键材料与电池技术 主要内容：制备高倍率、高容量、高首效的磷基负极材料 及电极，高电化学稳定性、高安全性、高离子电导电解液，超 薄、高安全性、高锂离子迁移数隔膜材料，研发软包电池制作 的关键工艺条件。 攻尖点：高比能磷基负极宏量制备的关键技术及相应的电 极制备工艺；高强度、高热稳定性、孔道结构稳定且厚度薄的 功能材料包覆的隔膜制备工艺及其适配机制。 考核指标： 1.磷基负极材料及电极 完成磷基负极材料的百公斤级制备生产线，磷基负极达到 面容量>3 mAh/cm2，质量比容量>800 mAh/g，10-C（6 分钟） 充 电 容 量 保 持 率 80% ， 循 环 寿 命 >1000 次 ， 首 次 库 伦 效 率 >85%，体积变化率<30%；-20℃条件下容量保持 80%，20 分钟 充电 80%容量，稳定循环>500 次；-40℃条件下容量保持 70%， 稳定循环>200 次； 2.电解液 获得 2 种优化的电解液配方，完成性能测试及小批量生产， 电解液指标达到离子电导率>1 mS/cm，库仑效率>99.99%，工 作电压窗口>4V，闪点>200℃； -5- 3.隔膜材料 完成涂布隔膜基础性能及电池性能分析测试，获得 2 种优 选的涂布隔膜，进行小批量生产，隔膜材料指标达到厚度<10 µm，热闭合温度<140℃，热破膜温度>230℃，130℃以下热收缩率<3%， 锂离子迁移数>0.7； 4.软包电池 完成高能量密度锂电池电芯结构优化，完成电芯电化学性 能、一致性和安全性评估，获取完整电池失效机制分析制程， 电池单体指标达到电池电芯能量密度>280 Wh/kg，10-C（6 分钟） 充电容量保持率>80%，-20℃条件下容量保持>80%，循环寿命 >1000 次，容量>10 Ah 电芯，安全性能满足国家标准。 六、高效低成本膜电解水制氢技术 主要内容：研发高产气量质子交换膜电解水（PEM）技术， 研制固态储氢站及加氢系统，研制高密度、高效率船载固态储 氢装置，开展整船总体设计与布置方案研究，研制 200kW 级以 上的船用燃料电池动力系统，实现高密度储氢技术在船舶领域 的应用；研发碱性膜电解水制氢（AEM）技术，制备具有高电 导率的碱性聚电解质膜材料，研究碱性聚电解质的规模化和连 续化制备工艺，设计离子膜涂布生产线，筛选具有高电子导电 性的廉价过渡金属基析氧催化剂，发展低贵、非贵金属基析氢 催化剂，探索催化剂的宏量制备方法，开发长寿命、大尺寸电 解水制氢膜电极工艺，搭建碱性膜膜电极性能的筛选和评测平 台，研发碱性膜电堆组装和电堆的级联管理技术。 攻尖点：非贵金属催化剂合成及膜电极制备技术，MW 级 -6- PEM 电解槽设计及制造技术，制、加、用一体化系统集成及与 能量管理控制技术，面向电解水制氢工况的低压高密度储氢材 料及其系统，船载固态储氢材料及装置研制技术，大功率船用 燃料电池动力系统；非贵和低贵金属催化剂的 AEM 电解水电堆 技术，碱性聚合物电解质膜及其连续化制备技术，非贵及低贵 金属、析氧催化剂及催化剂的宏量制备技术，高性能碱性膜电 极批量化制备技术，碱性膜电堆组装和电堆的级联管理技术。 考核指标： 1.高产气量质子交换膜电解水（PEM） （1）催化剂及膜电极：阳极 Ir 实现载量≤0.8mg/cm2，阴 极 Pt 载量≤0.3mg/cm2 条件下，膜电极电解电压≤1.80V@2A/cm2； 过电势≤300mV@10mA/cm2，不同批次催化剂，制成膜电极测 试的过电势偏差≤±20 mV@10mA/cm2，酸性条件下 50000 次 循环后过电势衰减≤50mV，工作 10000h@2 A/cm2 后，电势衰 减≤7%； （2）电解槽：研制出产氢量 250 Nm3PEM 电解槽，实现额 定 输 入 功 率 ≥ 1 兆 瓦 ， 产 氢 速 率 ≥ 250Nm3/h ， 直 流 电 耗 ≤ 4.3kWh/Nm3 ， 电 流 密 度 (@1.85V) ≥ 15000A/m2 ， 工 作 范 围 5%-110%，无压缩机辅助下产出氢气压力≥30bar 表压； （3）制氢系统集成控制：研制安全、经济、高效、多能融 合的可再生能源制氢智慧氢能管理系统，包含能量管理控制器 及智能化监控系统，PEM 制氢系统冷启动时间≤45 分钟，热启 动时间≤30 秒，动态调节速率≥6%/s，集成制、加、用一体化 控制，可实现一键启动、根据氢气需求调度产氢等功能； （4）固态储氢及加氢系统：开发加氢站用储氢材料，室温 -7- 下有效质量储氢密度≥1.8wt.%，有效体积储氢密度≥90kg/m3， 室温下吸氢平台压≤3MPa；开发出燃料电池船舶用储氢材料， 室温下有效质量储氢密度≥1.8wt% ，有效体积储氢密度≥ 100kg/m3，室温下吸氢平台压≤5MPa，开发加氢站用固态储供 氢系统，室温下可逆储氢量≥220kg，供氢压力≥5MPa，研制 船载固态储供氢装置，体积储氢密度≥50kg/m3，室温下可逆储 氢量≥90kg，吸氢压力≤5MPa，加氢时间≤30 分钟； （5）燃料电池船舶：完成 1 条公务船与 1 条游船的设计与 建造，公务船钢制船体、船长≥20 米，燃料电池动力≥220kW， 推进功率≥200kW，储氢能力≥40kg，续航≥4 小时，航速≥18 千米/小时；游船钢制船体、船长≥22 米，燃料电池动力≥ 110kW，推进功率≥100kW，储氢能力≥20kg，续航≥4 小时， 航速≥15 千米/小时；完成 120kW 级的船用燃料电池动力开发， 并通过船级社认证（CCS），完成 200kW 级船用燃料电池模块 的设计与开发，多模组动力系统切换瞬态响应时间≤10s，满载 情况下相对额定电压波动在 1%以内，燃料电池模块从怠速功率 到额定功率响应时间≤40s，氢气泄露切断反应时间≤500ms。 或 2.碱性膜电解水制氢技术（AEM） （1）碱性膜：开发大幅宽碱性膜规模化制备工艺，实现大 幅宽碱性膜连续化制备，碱性膜宽幅≥1000 mm，产能≥5000 平方米/年，拉伸强度≥25MPa，稳定性阳离子降解≤5%（1M NaOH 中 80℃下浸泡 5000h），离子电导率≥40mS/cm2@25℃，膜 厚≤80±5 um，溶胀率≤20%，氢气透过率≤0.02mL/min− cm2； （2）催化剂：开发 2-3 种关键阳极和阴极催化剂，10 -8- mA/cm2 的析氧过电势≤270 mV，析氢过电势≤50 mV，实现膜 电极（小尺寸）电解电压≤1.80V@2.0A/cm2，不同批次催化剂， 制成膜电极测试的过电势偏差≤±20mV@10mA/cm2 ；工作 1000h@1.0A/cm2 后，电势衰减≤10%，实现催化剂单批次≥500g， 自支撑催化剂制备面积实现单次≥400 cm2； （3）膜电极：研发 PTL 和双极板规格对应膜电极封装方法， 实现单片膜电极面积 1600cm2，基于 CCM 和 CCS 技术发展膜 电极批量化制备工艺，不同批次催化剂制成的膜电极测试过电 势偏差≤±20mV@10mA/cm2，针对开发的催化剂，研发相应的 浆料配置工艺等； （4）电解槽组装：优化电堆组装工艺，研发成熟的单堆 5kW AEM 组装工艺； （5）碱性膜规模化生产：打造国内首条规模化碱性膜和 AEM 膜电极生产线，实现碱性膜幅宽≥1 米，产能≥5000 平方 米/年，AEM 单堆额定功率超过 5.0 kW，价格每平米≤1 万人民 币。 七、高效稳定晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池技术 主要内容：面向 30%光伏转换效率、20 年户外使用寿命、 可扩大化的高目标，开发以晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池为主要 技术路线的光伏技术，包括：面向叠层的高效稳定钙钛矿和界 面层新材料，面向叠层的整体设计和晶硅底电池改进技术，面 向产线兼容的大面积高保形制备和集成技术，面向户外实用的 先进封装、测量诊断以及稳定性机制。 攻尖点：晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池；叠层器件的整体仿 -9- 真设计和优化、钙钛矿器件离子运动模型和寿命模型；钙钛矿 层、各功能层的大面积、高保形工艺技术，晶硅底电池绒面和 隧穿结构；加速老化测试、户外交叉验证、退化机理溯源和反 演。 考核指标：实现>30%转换效率（面积≥1 cm2）；效率>28% 的大面积验证器件（面积≥10 cm×10 cm）；面向工业标准组件 要求，实现标准硅片全面积>3%的绝对效率大幅提升；实现百 瓦级户外示范组件和电站，获得光谱影响、气象影响、昼夜交 替响应规律等全套关键数据；通过国际行业标准 IEC61215、同 行共识标准 ISOS-L-1/2 湿热和光热加速老化稳定性测试；形成 25 年户外寿命的可靠加速评测技术；建设一条中试线，实现户 外示范器件系统或组件，户外运行效率年衰减<3%。 八、蓄能式低碳光（电）-热采暖技术 主要内容：研究高效光热转换材料与技术；电声耦合增强 的光热材料体系设计；研究高效电热转换材料与技术；开发新 型高温相变储热材料。 攻尖点：新型高温相变材料。 考核指标：获得光热转换材料制备与批量生产技术，吸收 效率达到 96%以上，光热转换效率>90%；开发电热转换材料与 生产工艺；开发熔盐类高温相变储热材料配方与工艺，储热热 焓值>450 kJ/kg，相变点 200℃-600℃范围内可调节；形成低碳光 （电）-热采暖设备小批量生产能力，辐射制热转换率 85%以上。 - 10 -