中國粉體網(wǎng)訊 SOFC可以使用氫作為燃料，并且不需要高純度的燃料。特別地，它們可以直接使用各種含碳燃料（例如，天然氣、生物質(zhì)氣、汽油、柴油、乙醇等）與現(xiàn)有能源供應(yīng)系統(tǒng)兼容。SOFC也被稱為陶瓷燃料電池，具有全固態(tài)陶瓷結(jié)構(gòu)，壽命高達(dá)100 000 h。它們的模塊化設(shè)計(jì)易于安裝，在不同額定功率下具有高電氣效率，并輕松提高電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性和安全性。固體氧化物燃料電池的缺點(diǎn)包括其高溫操作-這影響了材料的選擇范圍和由于材料降解而導(dǎo)致的壽命損失-以及其緩慢的啟動(dòng)速度。SOFC最常見的應(yīng)用領(lǐng)域是固定發(fā)電，包括小型家用熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）、數(shù)據(jù)中心備用電站和工業(yè)固定電站。在這些應(yīng)用中，大規(guī)模分布式發(fā)電和近零CO2排放的集成氣化燃料電池（IGFC）系統(tǒng)將成為未來的主要研究方向。
美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在SOFC技術(shù)上一直占據(jù)全球領(lǐng)先地位。經(jīng)過幾十年的技術(shù)攻關(guān)，涌現(xiàn)出了幾家具有特色技術(shù)和商業(yè)產(chǎn)品的SOFC公司，如美國的Bloom Energy、日本的Kyocera、英國的Ceres Power、意大利的SOLIDpower、愛沙尼亞的Elcogen等。在這些公司中，由風(fēng)險(xiǎn)投資資助的Bloom Energy是目前SOFC商業(yè)化最成功的燃料電池公司。其SOFC產(chǎn)品單次輸出功率范圍為100-250 kW，其電轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)65%。Bloom Energy為蘋果、沃爾瑪、美國銀行等數(shù)十家全球財(cái)富100強(qiáng)企業(yè)的大型數(shù)據(jù)中心提供了安全可靠的電力供應(yīng)。2020年，Bloom Energy與三星重工簽署了設(shè)計(jì)和開發(fā)燃料電池船的聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了他們對(duì)船舶清潔能源和更可持續(xù)的海上運(yùn)輸業(yè)的愿景。日本的京瓷公司于1985年開始開發(fā)用于SOFC應(yīng)用的專有陶瓷技術(shù)。2011年，公司開始批量生產(chǎn)總效率超過90%（低位熱值（LHV））的家用千瓦級(jí)SOFC熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。目前，安裝數(shù)量繼續(xù)增加，而價(jià)格逐漸下降。
國外SOFC的研發(fā)主要集中在降低成本和提高穩(wěn)定性方面;相比較而言，我國的研發(fā)起步較晚，仍處于初步探索階段。近年來，中國在SOFC關(guān)鍵材料和單電池的開發(fā)方面取得了很大進(jìn)展。潮州三環(huán)有限公司基于該公司在陶瓷制造方面的專業(yè)知識(shí)，已成為布盧姆能源公司SOFC電解質(zhì)的核心供應(yīng)商�！笆濉逼陂g，中國礦業(yè)大學(xué)牽頭的項(xiàng)目完成了首個(gè)面向SOFC的國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）。國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）示范項(xiàng)目（涉及5 kW系統(tǒng)和25 kW電堆項(xiàng)目）分別由大連化學(xué)物理研究所、寧波材料技術(shù)與工程研究所、華中科技大學(xué)和上海硅酸鹽研究所承擔(dān)。然而，在高效、可靠、一致的電池堆和系統(tǒng)集成技術(shù)方面尚未實(shí)現(xiàn)徹底突破，導(dǎo)致中國在SOFC商業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外�！笆濉逼陂g，中國能源集團(tuán)、國家電網(wǎng)、濰柴等大型能源企業(yè)紛紛啟動(dòng)SOFC研發(fā)，為我國SOFC發(fā)展創(chuàng)造了良好機(jī)遇。
2017年7月，中國能源集團(tuán)和中國礦業(yè)大學(xué)（北京）獲得了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助，以開發(fā)本高溫SOFC技術(shù)。IGFC是一種將整體氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）與高溫燃料電池相結(jié)合的發(fā)電系統(tǒng)。IGFC有望進(jìn)一步提高煤氣化發(fā)電效率，降低CO2捕集成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2和污染物的近零排放。這是一項(xiàng)從根本上改變煤炭發(fā)電的技術(shù)。
中國尚未公開報(bào)道長期運(yùn)行的SOFC商業(yè)系統(tǒng)。中國SOFC研究主要集中在關(guān)鍵材料、工藝、設(shè)計(jì)和組件技術(shù)的突破以及示范工程的建設(shè)。例如，目前的IGFC示范項(xiàng)目由中國能源集團(tuán)在寧夏建立。2022年，100 kW IGFC試驗(yàn)示范系統(tǒng)通過了專家現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。此外，CCTC報(bào)告了100 kW SOFC系統(tǒng)示范，其交流（AC）發(fā)電的凈效率高達(dá)64.1%�！笆奈濉币詠恚S著氫能和燃料電池的發(fā)展，我國出臺(tái)了一系列政策，SOFC技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。
固體氧化物燃料電池研究和開發(fā)的第一個(gè)關(guān)鍵問題是固體氧化物燃料電池在高溫下運(yùn)行，這帶來了許多組件的退化問題。在基礎(chǔ)研究方面，國內(nèi)大部分高�；蚱髽I(yè)都是單獨(dú)運(yùn)作，只能在自己熟悉的研究領(lǐng)域開展力所能及的工作。他們還沒有形成一個(gè)合力，建立一個(gè)良好的理論和技術(shù)體系。
其次，中國SOFC研發(fā)起步較晚，投入不足，產(chǎn)業(yè)參與度不高。雖然我國已經(jīng)發(fā)表了相當(dāng)數(shù)量的SOFC相關(guān)論文，但結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究在我國相對(duì)薄弱，導(dǎo)致商業(yè)化進(jìn)程緩慢。與中國形成鮮明對(duì)比的是，工業(yè)、學(xué)術(shù)和政府的互動(dòng)是美國和日本SOFC發(fā)展的基礎(chǔ)。例如，美國針對(duì)SOFC發(fā)展建立了固態(tài)能源轉(zhuǎn)換聯(lián)盟（SECA）計(jì)劃，該計(jì)劃由三方組成：工業(yè)團(tuán)隊(duì)、核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)和聯(lián)邦機(jī)構(gòu)。這些組織協(xié)調(diào)其活動(dòng)并進(jìn)行合作，以共同促進(jìn)SOFC產(chǎn)品的開發(fā)和商業(yè)化。2002年以來，美國SOFC年均投資額一直保持在3000萬美元以上，Bloom Energy在美國的累計(jì)投資額已超過10億美元。
資料譯自《Current Status and Future Prospects of Fuel Cells in China》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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