固体氧化物燃料电池（SOFC）知多少？

 SOFC

在燃料电池种类如此繁多的今天，如何分辨效率更高、应用领域更合适的燃料电池成了我们需要学会的第一步，那么，在这样“纷繁复杂”的燃料电池市场中，到底什么是固体氧化物电池（SOFC）呢？根据搜集到的资料，小编今天就带大家了解一下！


01
什么是固体氧化物燃料电池（SOFC）？
答：

燃料电池按电解质的类型可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)五大类。目前市场出货类型以质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池为主。

固体氧化物燃料电池，是一种采用电化学反应发电的装置，无卡诺循环，其效率远高于其他发电设备，主要产物是CO2和水。

02
固体氧化物燃料电池（SOFC）有什么样的特点呢？
答：

SOFC具备发电效率高（自身发电效率接近60%，与热气轮机联用效率可达80%以上）、热电联供效率高（余热温度高400°C-600°C、热电联供效率90%以上）、节约水资源（传统发电用水量的2%）、绿色环保、易于模块化组装、燃料选用范围广（可使用天然气、煤制气、生物质气、甲醇等），且不需要贵金属催化剂，适应性强，是一种具有很高应用前景的燃料电池。

目前，广泛使用的SOFC单元的组件设计形式大体分为两类，即管式设计和平板式设计. 管式设计由于其良好的密封性能而具有良好的长期稳定性，而平板式设计由于短的电流路径而具有高的功率密度，这两种设计方式各有优缺点，因此可根据不同的应用场景选择SOFC的设计类型。

03
我国固体氧化物燃料电池（SOFC）产业的发展情况？
从上世纪末开始，我国就已经开始了对SOFC的研究和探索。经过多年的攻克，对SOFC技术的研究已经达到相应水平。随着技术理论的成熟，企业也开始着眼于SOFC产业中。

潮州三环(集团)股份有限公司是较为突出的一家，该公司是我国电子陶瓷领域的龙头企业，从 2004 年开始开展 SOFC 相关技术的开发和量产工作，目前，已经成为全球最大的 SOFC电解质隔膜供应商和欧洲市场上最大的 SOFC 单电池供应商，该公司自 2015 年开始开展 SOFC 电堆核心部件的开发和生产工作，目前，电堆发电效率达 68%以上，预计寿命可达到 5 年，具有良好的可靠性。


此外，潍柴动力股份有限公司也在积极布局燃料电池的业务，2018 年成为英国 Ceres Power 的第一大股东，进入 SOFC 领域。徐州华清京昆能源有限公司、宁波索福人能源技术有公司也在积极开展 SOFC 的产业化工作。即便如此，国内 SOFC 产业与美国、日本和欧洲的先进水平相比，还有较大的差距，主要体现在以下方面：

(1) 尚未出现商业化的 SOFC 系统。我国的SOFC 系统开发，都还是停留在实验室和样机 阶段，没有商业化的 SOFC 引领，产业的参与度较低；

(2) SOFC 产业链还不完整。SOFC 工作温度高，所用的换热器、燃烧器、预重整器、水蒸气发生器、电源、电控系统都是高度定制化的产品，目前，国内还没有专业厂家供应相关的核心零 部件；

(3) 参与的企业较少，技术力量不强。国内参与 SOFC 的开发和产业化的企业不多，除了潮州三环(集团)股份有限公司、潍柴动力股份有限公司经济实力较强，其他参与的公司规模较小，而日本、欧洲参与该技术开发都是大型的知名企业。

04
我国固体氧化物燃料电池（SOFC）的发展前景？
自“碳达峰、碳中和”的目标被提出以来，我国加快能源转型的脚步，对资源的利用和消耗上也多方发力，全面考虑。不再依赖化石能源，转战清洁能源。SOFC 具有非常广阔的应用市场前景，包括以下方面：


(1) 分布式能源：SOFC 在发电效率上具有很大的优势，并且无噪音、无排放，安装地点灵活，可在小区内、建筑物里、楼顶等区域安装。SOFC 分布式能源的普及，也有利于国家能源战略安全。


(2) 充电站：目前，随着电动车的普及，充电站的电源需求对电网造成很大的冲击，并且面临的压力越来越大，SOFC 可以为充电桩的电源供给提供有力的支撑和补充。


(3) 轮船、海岛及边远地区：现有柴油发电机的领域，都可以采用绿色、无污染、无噪音的SOFC，其发电成本比柴油内燃机更加经济；2020年 5 月，广东省开展了内河流域船舶 LNG 动力改造的计划，将采用 LNG 大幅度降低内河船的 SOx、NOx 的排放。在替代柴油机的领域，SOFC 有较大的优势。


(4) 数据中心：供电集中，可以采用以 SOFC为核心的冷热电三联供，能源的综合利用效率可以超过 85%。SOFC 的推广，对于改善我国的能源结构风险、降低环境污染，具有非常显著的促进作用。


（部分内容摘自《固体氧化物燃料电池产业的发展现状及展望》陈烁烁）