低成本大规模绿色氢电生产与低成本大容量长时储能

郭烈锦1,金辉1,关永刚2(1.西安交通大学绿色氢电全国重点实验室;2.国家自然科学基金委员会工程与材料科学部)
摘要:能源是国民经济的命脉。发展高效低成本大规模绿色氢/电生产技术和低成本长时氢/电储存输运技术,可为巨量CO2减排和足量廉价绿色氢/电供给提供可靠的核心支撑,并为构建新型绿色能源供给体系、保障国家能源安全和实现“双碳”目标提供战略性科技保障。基于该背景,本文分析了当前我国能源供给结构的根本性缺陷和重大需求,阐明了化石能源和可再生能源转化的本质,并指出了能源转化过程中的三个关键科学问题:可再生能源制氢等载能体的高效转化及存储机制、波动性电源直接制氢等载能体的系统集成及优化、含碳能源制氢等载能体与转化利用过程的多目标有机统一。针对关键科学问题,本文综述了能源科学领域近年来通过自然科学和基础科学等多学科交叉所取得的主要进展和成就,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。
关键词:低成本大规模绿色氢电生产;低成本大容量长时储能;CO2减排;“双碳”目标

目录介绍

1 能源制氢发电的主要研究进展与成果

1.1 可再生能源制氢等载能体的高效转化及存储机制

1.1.1 太阳能光热电一体化氢热电联供

1.1.2 AI增强生物质源有机分子电解制氢

1.1.3 生物质制氢脱碳与反应微环境高效协同转化机制

1.1.4 低成本、大空间、高安全地质储氢理论

1.1.5 低温液态储氢系统设计理论

1.1.6 低温高压氢气制备方法

1.1.7 双层真空复合材料储氢容器的绝热与强度性能调控机制

1.1.8 有机液体储放氢体系分子C-H键催化重构反应机制

1.1.9 氢能装备基础中的工程热物理问题

1.1.10 储氢功能体系的一体化设计理论

1.2 波动性电源直接制氢等载能体的系统集成及优化

1.2.1 高温化水电解制氢系统吸—放热转换与高效绿氢制取

1.2.2 适应瞬时宽功率波动的风光储能电解制氢

1.2.3 基于有机液体的高效氢电转化及强化传输机制

1.2.4 抽水蓄能发绿电系列关键问题

1.2.5 长时储能的热问题:材料、设备与系统

1.2.6 流体电池基础理论及理性设计方法

1.2.7 液态金属储能电池材料体系及服役特性

1.2.8 沙戈荒新能源基地火储联合调频关键技术

1.3 含碳能源制氢等载能体与转化利用过程的多目标有机统一

1.3.1 煤炭超临界水气化制备绿氢/发绿电系统集成与优化

1.3.2 太阳能驱动CO2还原制碳氢燃料系统一体化设计理论

2 重大科学问题及重点资助方向探讨

2.1 关键科学问题

2.2 建议重点资助方向

3 结论

 

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