12月22日,工信部發布了關于發布重點新材料首批次應用示范指導目錄(2024年版)的通告。
文件指出,《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2024年版)》自2024年1月1日起實施。《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)》(工信部原函〔2021〕384號)同時廢止。
相較于2021年版,2024年版氫能產業相關新材料存在以下不同點:
1、2024年版多了2中氫能產業新材料。2024年版指導目錄包含氫能產業相關新材料共7種,2021年版則為5種,相較于2021年版,2024年版多了大規格高性能鋁合金儲氫管材、堿性電解水制氫用復合隔膜、有機液儲氫材料(二芐基甲苯、全氫二芐基甲苯)三種新材料,少了燃料電池全氟質子膜材料。其中燃料電池全氟質子膜于2019年首次登上工信部《重點新材料首批次應用示范指導目錄》,2021年版延續上榜。
2、AB 型稀土儲氫合金材料內容改變。AB 型稀土儲氫合金材料已連續上榜多個版本的指導目錄,而2024年版 AB 型稀土儲氫合金材料較2021年版少了AB5 型稀土儲氫合金材料,且延續上榜的2024年版 A2B7 型儲氫合金材料對固態儲氫裝置應用場景設置了長周期(循環 2000 周)指標。
3、更多材料(尤其是金屬材料)設置了氫相關指標。2024年版除了延續對海洋工程裝備用鋼、汽車用高強韌成形鋼等材料設置了氫脆標準,芯片用 5N5 超純鋁及鋁合金鑄錠等材料也對其含氫量做了標準。
詳情如下所示:
一、氫能產業新材料
(一)先進基礎材料
1、先進有色金屬
(1)高性能鋁合金管材
大規格高性能鋁合金儲氫管材:抗拉強度≥310MPa,屈服強度≥264MPa,延伸率≥12%,超聲波符合 A 級,循環打壓 1 萬次以上。
(二)關鍵戰略材料
1、高性能纖維及復合材料
(2)儲氫氣瓶用碳纖維復合材料
車船用燃料電池氫氣瓶:工作壓力≥35MPa,使用壽命 10~15 年,質量儲氫密度 4.0%;
無人機用燃料電池氫氣瓶:工作壓力≥35MPa,使用壽命 5 年,質量儲氫密度 7.0%。
2、稀土功能材料
(3)AB 型稀土儲氫合金
A2B7 型儲氫合金:用于鎳氫電池,儲氫初始容量≥390mAh/g(室溫 0.2C 充/放 1~5 周),循環 300 次容量保持率為 92%以上(室溫 1C 充/放,120%過充,100%DOD),溫區寬度-40~80℃(極限溫度容量保持率≥50%);用于固態儲氫裝置,最大儲氫容量≥1.8wt%,循環 2000 周后儲氫容量保持率為 80%,工作溫區-40~80°C(極限溫度容量保持率大于 50%)。
3、先進半導體材料和新型顯示材料
(4)特種氣體
ppb 級超高純氫氣(PH2):N2≤1ppbv,O2≤1ppbv,H2O≤1ppbv,CO≤1ppbv,CO2≤1ppbv,THC≤1ppbv,Particle≤1ppbv
4、新型能源材料
(5)氫能源燃料電池用柔性石墨雙極板
密度≥1.9g/cm3,電導率≥100S/m,抗壓強度≥100MPa,腐蝕電流≤0.016mA/cm2,熱傳導系數≥10W/(m·K),抗彎強度≥50MPa,透氣率≤2×10-6cm3/scm2。
(6)堿性電解水制氫用復合隔膜
膜表面孔徑≤100nm;離子電阻(Ω·cm2,5bar)≤0.2;氣體滲透性(l/min.cm2,5bar)≤5;厚度≤400μm;電流密度 6000A/m2@2A,氧中氫≤1.5%。
(7)有機液儲氫材料(二芐基甲苯、全氫二芐基甲苯)
材料放氫后以二芐基甲苯形態存在,材料循環 100 次后質量儲氫密度下降小于 2%,循環 600 次后質量儲氫密度下降小于 5%;材料儲氫后全氫二芐基甲苯含量≥97wt.%;總氯(元素)含量≤5mg/kg,總硫(元素)含量≤2mg/kg,固體顆粒物≤20mg/kg,水含量≤20mg/kg。
二、其他材料的氫相關指標
(一)先進鋼鐵材料
1、船舶與海洋工程裝備用鋼
(1)海洋工程裝備用鋼
大規格高等級海洋工程系泊鏈:等級 R4S,直徑 150~200mm;屈服強度≥700MPa,抗拉強度 Rm≥960MPa,斷后伸長率A≥12%,斷面收縮率 Z≥50%,鏈體-20℃沖擊吸收能量值(KCV)≥56J,焊縫-20℃沖擊吸收能量值(KCV)≥40J,硬度≤HB330,心部和 R/3 處硬度相差不超過 15%,氫脆試驗 Z1/Z2≥0.85。
2、交通裝備用鋼
(2)汽車用高強韌成形鋼
連退鋼板、罩退鋼板:熱沖壓態(GBP5 拉伸試樣):屈服強度 Rp0.2≥1300MPa,抗拉強度≥2000MPa,延伸率≥5%;170℃涂裝回火后(最終零件使用狀態,GBP5 試樣):屈服強度 Rp0.2≥1400MPa,抗拉強度≥1900MPa,延伸率≥5%;VDA 最大彎曲角≥50°;氫脆敏感性:試樣加載至彎曲應力 100%材料屈服強度時,浸泡在 0.1mol/LHCl 水溶液中 200 小時不開裂。
3、其他
(3)高性能焊接材料
船舶與海洋工程裝備用特種鋼板配套焊接材料:屈服強度≥690MPa,-40℃低溫沖擊吸收能量值≥69J,擴散氫≤4mL/100g。
(二)關鍵戰略材料
1、先進半導體材料和新型顯示材料
(4)芯片用 5N5 超純鋁及鋁合金鑄錠:純度 ≥ 99.9995%;氫含量≤ 0.08mL /100g;棒材合格率以水浸超聲探傷檢測為準,其中大于 0.8mm 缺陷為 0,每 600mm 長鑄錠 0.6~0.8mm 缺陷不超過 3 個。