中国粉体网讯 SOFC可以使用氢作为燃料，并且不需要高纯度的燃料。特别地，它们可以直接使用各种含碳燃料（例如，天然气、生物质气、汽油、柴油、乙醇等）与现有能源供应系统兼容。SOFC也被称为陶瓷燃料电池，具有全固态陶瓷结构，寿命高达100 000 h。它们的模块化设计易于安装，在不同额定功率下具有高电气效率，并轻松提高电网运行的灵活性和安全性。固体氧化物燃料电池的缺点包括其高温操作-这影响了材料的选择范围和由于材料降解而导致的寿命损失-以及其缓慢的启动速度。SOFC最常见的应用领域是固定发电，包括小型家用热电联产（CHP）、数据中心备用电站和工业固定电站。在这些应用中，大规模分布式发电和近零CO2排放的集成气化燃料电池（IGFC）系统将成为未来的主要研究方向。
美国、欧洲、日本等发达国家和地区在SOFC技术上一直占据全球领先地位。经过几十年的技术攻关，涌现出了几家具有特色技术和商业产品的SOFC公司，如美国的Bloom Energy、日本的Kyocera、英国的Ceres Power、意大利的SOLIDpower、爱沙尼亚的Elcogen等。在这些公司中，由风险投资资助的Bloom Energy是目前SOFC商业化最成功的燃料电池公司。其SOFC产品单次输出功率范围为100-250 kW，其电转换效率可高达65%。Bloom Energy为苹果、沃尔玛、美国银行等数十家全球财富100强企业的大型数据中心提供了安全可靠的电力供应。2020年，Bloom Energy与三星重工签署了设计和开发燃料电池船的联合开发协议，实现了他们对船舶清洁能源和更可持续的海上运输业的愿景。日本的京瓷公司于1985年开始开发用于SOFC应用的专有陶瓷技术。2011年，公司开始批量生产总效率超过90%（低位热值（LHV））的家用千瓦级SOFC热电联产系统。目前，安装数量继续增加，而价格逐渐下降。
国外SOFC的研发主要集中在降低成本和提高稳定性方面;相比较而言，我国的研发起步较晚，仍处于初步探索阶段。近年来，中国在SOFC关键材料和单电池的开发方面取得了很大进展。潮州三环有限公司基于该公司在陶瓷制造方面的专业知识，已成为布卢姆能源公司SOFC电解质的核心供应商。“十二五”期间，中国矿业大学牵头的项目完成了首个面向SOFC的国家重点基础研究发展计划（973计划）。国家高技术研究发展计划（863计划）示范项目（涉及5 kW系统和25 kW电堆项目）分别由大连化学物理研究所、宁波材料技术与工程研究所、华中科技大学和上海硅酸盐研究所承担。然而，在高效、可靠、一致的电池堆和系统集成技术方面尚未实现彻底突破，导致中国在SOFC商业化方面远远落后于国外。“十三五”期间，中国能源集团、国家电网、潍柴等大型能源企业纷纷启动SOFC研发，为我国SOFC发展创造了良好机遇。
2017年7月，中国能源集团和中国矿业大学（北京）获得了科技部国家重点研发计划的资助，以开发本高温SOFC技术。IGFC是一种将整体气化联合循环（IGCC）与高温燃料电池相结合的发电系统。IGFC有望进一步提高煤气化发电效率，降低CO2捕集成本，同时实现CO2和污染物的近零排放。这是一项从根本上改变煤炭发电的技术。
中国尚未公开报道长期运行的SOFC商业系统。中国SOFC研究主要集中在关键材料、工艺、设计和组件技术的突破以及示范工程的建设。例如，目前的IGFC示范项目由中国能源集团在宁夏建立。2022年，100 kW IGFC试验示范系统通过了专家现场评估。此外，CCTC报告了100 kW SOFC系统示范，其交流（AC）发电的净效率高达64.1%。“十四五”以来，随着氢能和燃料电池的发展，我国出台了一系列政策，SOFC技术进入快速发展期。
固体氧化物燃料电池研究和开发的第一个关键问题是固体氧化物燃料电池在高温下运行，这带来了许多组件的退化问题。在基础研究方面，国内大部分高校或企业都是单独运作，只能在自己熟悉的研究领域开展力所能及的工作。他们还没有形成一个合力，建立一个良好的理论和技术体系。
其次，中国SOFC研发起步较晚，投入不足，产业参与度不高。虽然我国已经发表了相当数量的SOFC相关论文，但结合实际应用的关键技术研究在我国相对薄弱，导致商业化进程缓慢。与中国形成鲜明对比的是，工业、学术和政府的互动是美国和日本SOFC发展的基础。例如，美国针对SOFC发展建立了固态能源转换联盟（SECA）计划，该计划由三方组成：工业团队、核心技术团队和联邦机构。这些组织协调其活动并进行合作，以共同促进SOFC产品的开发和商业化。2002年以来，美国SOFC年均投资额一直保持在3000万美元以上，Bloom Energy在美国的累计投资额已超过10亿美元。
资料译自《Current Status and Future Prospects of Fuel Cells in China》
（中国粉体网编辑整理/平安）
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