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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

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70%以上；

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200h，热效率>85%，等离子体辅助二氧化碳转化率>85%；

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至少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，年产铁水不低于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，年产还原铁粉不低于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＞72h，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

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）；

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；

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；

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℃。

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℃；

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≤30min；

（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≥20m，燃料电池动力≥220kW，推进功率≥200kW，储氢能力≥40kg，续航≥4h，航速≥18km/h；游船钢制船体、船长≥22m，燃料电池动力≥110kW，推进功率≥100kW，储氢能力≥20kg，续航≥4h，航速≥15km/h；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≥5000m2/a，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 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 m，产能≥5000m2/a，AEM单堆额定功率超过5.0 kW，价格≤1万元人民币/m2。

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。