超薄电解质膜的成型与烧结、电极与电解质材料批量化制备项目二次招标公告

日期：2024-09-06 收藏项目

1. 招标条件

本超薄电解质膜的成型与烧结、电极与电解质材料批量化制备项目招标项目业主为中国石油深圳新能源研究院有限公司，建设资金来自自筹（资金来源），出资比例为 100% ，招标人为中国石油深圳新能源研究院有限公司。项目已具备招标条件，现对该项目的服务进行公开招标。

2. 项目概况与招标范围

2.1服务地点：甲方指定地点

2.2项概况目：中国石油深圳新能源研究院有限公司（以下简称深圳院）承担的氢能专项“固体氧化物电解池制氢关键技术研究”课题拟开展氢电极的结构与活性优化、超薄电解质膜的成型与烧结、高性能氧电极的优化、电解池构效关系与衰减机制研究工作。由于深圳院暂不具备相关的科研条件且课题研发人员不足，部分研发任务需委托外部高校等研发单位协助开发。

服务内容：氢电极的结构与活性优化、超薄电解质膜的成型与烧结、高性能氧电极的优化、电解池构效关系与衰减机制研究。

依托项目：固体氧化物电解池制氢关键技术研究。

2.3服务期限：本项目自合同签订之日起，工期为1年。

项目里程碑	工作任务	完成进度	完成日期
启动阶段	顺利启动	0	第1月
中期验收	完成Ni-YSZ氢电极的结构与活性优化、超薄电解质膜的成型与烧结，完成制备高性能电池，完成2篇论文投稿，申报发明专利1项	40%	2012月
终期验收	完成高性能氧电极的优化、电解池构效关系与衰减机制，发表5篇论文，申报发明专利3项	100%	第12月

2.4招标范围：

2.4.1服务内容

（1）Ni-YSZ氢电极的结构与活性优化

要求：针对浓差极化问题，提出制备高强度超薄Ni-YSZ支撑体或梯度孔结构的Ni-YSZ支撑体的解决思路；前者在成熟的流延技术基础上通过减薄支撑体和添加适当造孔剂而降低传质阻力，后者采用相转化流延法，形成垂直于电解池表面的直径在数十微米的梯度孔，提高水蒸汽的传质。针对Ni催化剂的粗粒化及流失问题，拟在上述多孔超薄支撑体或直通孔结构的支撑体上，构建微孔结构Ni-YSZ骨架，再通过浸渍法引入Ni+M（其他金属或氧化物）的方式得到稳定的三相界面催化活性位点。M既可以是Cu、Fe等金属元素，也可以是TiO2、CeO2等具有催化活性的氧化物，还可以是含Ni的钙钛矿复合氧化物。通过金属Ni与添加剂M的强相互作用，例如合金化、空间限域或钙钛矿母体对析出的Ni颗粒的铆定作用，抑制Ni的颗粒长大，得到稳定丰富的三相界面，保证高活性氢电极的稳定性。

（2）超薄电解质膜的成型与烧结

要求：超薄电解质膜的技术难点是减少其缺陷并增加强度，比如针状孔和微裂纹，前者主要由于浆料中的气泡及杂质引起，后者主要由于烧结过程中的收缩率不匹配引起的。因此，拟对YSZ粉体的烧结活性进行调控，优化烧结工艺，最终提高YSZ的烧结致密度与机械强度。同时，关注原料中的痕量元素如Al、Fe、Ni、Si等，保证电解质膜的高电导率。拟建立气流粉碎与粒度分级的处理方法，优化YSZ的粒度分布，结合电极的微观结构调控，优化大面积低应力电解质膜的烧结技术。

（3）高性能氧电极的优化

要求：对于传统氧气极的优化，拟通过引入高催化活性的第三相，例如Gd掺杂氧化铈（GDC）、少量贵金属Pd等提高其电催化活性。另一方面，开发Co系钙钛矿、双钙钛矿结构氧电极材料，提高离子导电性，拓展三相界面也是重要的方向。鉴于Co系材料的热膨胀系数高，拟采用“负热膨胀补偿调节”策略将具有高电化学活性和热膨胀系数的钴基钙钛矿型氧化物与负热膨胀材料有效结合。通过优化钴基钙钛矿和负热膨胀材料的复合比例，控制相反应等方法实现复合电极的热膨胀系数精确调控，达到高活性氧电极与电解池其他组件热化学完全匹配的目的。

（4）电解池构效关系与衰减机制研究

要求：深入认识高电流电解模式下氧电极相结构随离子价态、尺寸波动的变化规律以及控制因素，形成高离子匹配度的相结构调控方法；探究长期电解条件下氢电极与电解质的界面相组成变化以及氢电极的形貌演变，阐述电解池衰减机制。具体手段是：在SOEC模式下开展长期运行测试，对测试后的电解池进行断面、表面的元素、结构等理化表征，推断结构演化机制；发展原位扫描隧道显微/能谱系统（STM/S）研究结构变化、元素扩散、YSZ/Ni结合强度等因素，获得关键材料/界面的变化规律；通过FIB-SEM三维重构研究高温长期服役条件下关键材料/界面组织结构的演变规律，探索单体电解池的老化机理。将阻抗谱变化分解为氢气极贡献、氧电极贡献、电解质欧姆阻抗变化贡献等，结合各功能层的材料组成和制备工艺，筛选出活性和长期稳定性俱佳的SOEC，得到完整的大面积电解池制备工艺参数。

2.4.2交付成果

（1）《超薄电解质膜的成型与烧结、电极与电解质材料批量化制备》季度进展报告、中期报告、结题报告；

（2）实现高性能电池制备。单体电池面积≥ 100 cm2，性能衰减≤2%/1000 h，电流密度≥ 2 A/cm2@1.3 V；

（3）发表5篇论文（含1篇一作），申报发明专利4项（含2项第一发明人）；

（4）培养研发人员2人。

2.5标段划分：本项目不划分标段

3. 投标人资格要求

3.1投标人须为中华人民共和国境内注册的法人或其他组织，具有独立签订合同的权利和履行合同的能力，提供加载统一社会信用代码的营业执照。

3.2业绩要求

具有与本项目研发内容相关的项目1项，须提供合同封面页、盖章页、合同金额页。

3.3财务要求

投标人近3年（2021年至投标截止日）财务状况良好，不存在进入清算程序、被宣告破产或其他丧失履约能力的情形。有能力承担建设过程中可能面临的风险。须提供近3年（2021年至2023年）经审计的财务报告及报表（提供资产负债表、现金流量表、利润表和财务情况说明书（或报表附注）复印件），投标人的成立晚于上述规定年份的，应提供成立以来年度会计师事务所出具的年度财务审计报告扫描件，成立不足一个财务年度的，须提供公司出具的财务报表；或提供近3年（2021年至2023年）公司财务部门出具的资产负债表、损益表（利润表）和现金流量表。根据所报上一财务年度经审计的资产负债表或财务报告测算，该投标人为资不抵债的，或未按要求提供有效的证明材料扫描件的，投标将被否决。