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推进SOFC产业化发展需启动标准建设工作

作者:中国储能网新闻中心  来源:中国电力新闻网  发布时间:2016-12-30 15:25:50

中国储能网讯:日前,由中国机械工业联合会、中国石油和化学工业联合会等共同支持,中国汽车工业协会、中国电工技术学会等联合主办的2016中国国际能源峰会暨展览会在北京国家会议中心召开。

活动同期举办了中国国际氢能与燃料电池技术应用展览暨产业发展大会,来自德国、加拿大、日本、韩国等10余个国家和地区的近500位专家和企业代表,共同探讨了氢能与燃料电池领域的政策、产业机遇和前沿技术。其中,固体氧化物燃料电池(SOFC)的技术进展和产业前景成为与会嘉宾、代表讨论的热点话题之一。

“SOFC可以直接利用天然气、煤层气等含碳燃料发电,摆脱了低温燃料电池对纯氢燃料的依赖,具有成本低、转化效率高、安全、环保等特点,未来将在便携式电源、动力电源、热电联供等多领域得到广泛应用。”清华大学热能工程系教授、中国能源研究会燃料电池专业委员会常务副主任委员兼秘书长韩敏芳表示,从《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》(简称“行动计划”)、《中国制造2025》等文件可以看出,在国家的未来能源规划中,以固体氧化物、质子交换膜等为电解质的燃料电池将占有重要地位。

韩敏芳介绍,《行动计划》要求重点研发SOFC,实现百千瓦至兆瓦级SOFC发电分布式能源系统示范应用,将其发电效率提升至60%以上,并开发适用于边防哨所、数据中心等的分布式电站。同时提出,到2030年,SOFC分布式发电系统使用寿命要达到4万小时以上。

《中国制造2025》也明确要求突破SOFC电催化材料、膜电极、高温双极连接体关键技术,掌握大于40000小时的长寿命管型和板型SOFC,及其关键部件的批量制备与生产技术、系统集成技术。

“国家政策层面的推动,对SOFC来说是机遇,但也有挑战。”韩敏芳认为。

我国发展SOFC优势明显电动车等是热门应用领域

我国具有生产SOFC的诸多优势。

“SOFC的关键生产材料是功能陶瓷,以及一些轻稀土氧化物材料等,所有这些原料我国都有丰富的资源供应。”韩敏芳说,在所有种类的燃料电池中,只有SOFC具有多种结构,用以满足不同功能分类和市场的需求。

韩敏芳介绍,SOFC主要结构分为板式、管式两种。其中,板式结构的产品比较容易制作,也是目前世界上应用较多的产品结构。“但是,管式结构的产品也已经开始广泛使用。”她表示,管式结构具有更优越的性能。例如,绝缘陶瓷支撑的分段串联管式结构能够输出SOFC电池堆的高电压低电流,实现更高的燃料利用率。

韩敏芳认为,阳极支撑管式结构是管式结构的研发方向,该结构稳定性好,具有更高的功率输出,尤其适用于大型发电系统。

韩敏芳介绍,在具体应用方面,美国BE公司(BloomEnergy)商业化的百千瓦级SOFC分布式发电系统已经应用于硅谷多家著名企业的办公大楼、研发中心、数据中心等,实现了高可靠、高能效的分布式供电;日本推出的商业化家用700瓦热电联供系统,已经安装了上万套;三菱重工持续研发SOFC-燃气轮机(SOFC-MGT)联合发电系统,于2012年12月在东京近郊安装了第一套250千瓦联合发电系统,目前正在东京附近安装第三套改进系统,其电池设计采用上述分段串联管式结构,宣称发电效率高达90%。

“SOFC近期最热门的应用是在电动汽车领域。”韩敏芳表示,今年6月日产公司推出的配备30升油箱、5千瓦SOFC发电模块的SOFC增程式电动车,巡航里程达到600千米,超过丰田Mirai氢燃料电池500千米的巡航里程。她认为,SOFC应用开启了不用充电桩、不用加氢站的电动汽车运行新模式,市场前景广阔。

推进SOFC产业化发展需启动标准建设工作

韩敏芳介绍,国际能源组织IEA每两年都会编写一版SOFC技术发展黄皮书,在其2016年的黄皮书中,IEA第一次收录了我国的4家企业。“这表明我国SOFC产业已经开始启动。”但她认为,SOFC是技术门槛最高、难度最大的燃料电池。目前,以日本、美国等为代表的发达国家通过30年持续推进技术研发,已经实现了SOFC产业化生产和商业化运行,并出台了配套的补贴政策引领行业快速发展。

而我国的SOFC研究目前仍以高校、科研院所为主力,研发资金投入少,难以集成多专业的工程化团队,无法做出具有展示度的SOFC发电样机。同时,业内人士对SOFC的宣传力度不够,也影响了其产业化进程,使得我国在SOFC领域与世界先进水平还存在很大差距。

“我国已经能够独立运行自主生产的SOFC发电系统,虽然产品性能有待提升,但已经解决了产品有无的问题。接下来,我国在加大产品研发力度的同时,必须大力推进SOFC产业化发展。”韩敏芳表示。同时,她认为,标准制定对推动实现SOFC产业化非常重要。

“可喜的是,我国已经成立了隶属于中国科学技术协会的二级学术机构──中国能源研究会燃料电池专业委员会,我国燃料电池事业有了全新的发展平台。”韩敏芳说,委员会将全面启动SOFC标准建设工作,同时推进相关标准测试中心的建设工作。这将利于我国SOFC产业与国际同行接轨并行,有效推动我国SOFC产业的规范化发展。

关键字:SOFC 燃料电池

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