中國粉體網訊 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、生物質氣、汽油、柴油、乙醇等）與現有能源供應系統兼容。SOFC也被稱為陶瓷燃料電池，具有全固態陶瓷結構，壽命高達100 000 h。它們的模塊化設計易于安裝，在不同額定功率下具有高電氣效率，并輕松提高電網運行的靈活性和安全性。固體氧化物燃料電池的缺點包括其高溫操作-這影響了材料的選擇范圍和由于材料降解而導致的壽命損失-以及其緩慢的啟動速度。SOFC最常見的應用領域是固定發電，包括小型家用熱電聯產（CHP）、數據中心備用電站和工業固定電站。在這些應用中，大規模分布式發電和近零CO2排放的集成氣化燃料電池（IGFC）系統將成為未來的主要研究方向。
美國、歐洲、日本等發達國家和地區在SOFC技術上一直占據全球領先地位。經過幾十年的技術攻關，涌現出了幾家具有特色技術和商業產品的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，由風險投資資助的Bloom Energy是目前SOFC商業化最成功的燃料電池公司。其SOFC產品單次輸出功率范圍為100-250 kW，其電轉換效率可高達65%。Bloom Energy為蘋果、沃爾瑪、美國銀行等數十家全球財富100強企業的大型數據中心提供了安全可靠的電力供應。2020年，Bloom Energy與三星重工簽署了設計和開發燃料電池船的聯合開發協議，實現了他們對船舶清潔能源和更可持續的海上運輸業的愿景。日本的京瓷公司于1985年開始開發用于SOFC應用的專有陶瓷技術。2011年，公司開始批量生產總效率超過90%（低位熱值（LHV））的家用千瓦級SOFC熱電聯產系統。目前，安裝數量繼續增加，而價格逐漸下降。
國外SOFC的研發主要集中在降低成本和提高穩定性方面;相比較而言，我國的研發起步較晚，仍處于初步探索階段。近年來，中國在SOFC關鍵材料和單電池的開發方面取得了很大進展。潮州三環有限公司基于該公司在陶瓷制造方面的專業知識，已成為布盧姆能源公司SOFC電解質的核心供應商。“十二五”期間，中國礦業大學牽頭的項目完成了首個面向SOFC的國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）。國家高技術研究發展計劃（863計劃）示范項目（涉及5 kW系統和25 kW電堆項目）分別由大連化學物理研究所、寧波材料技術與工程研究所、華中科技大學和上海硅酸鹽研究所承擔。然而，在高效、可靠、一致的電池堆和系統集成技術方面尚未實現徹底突破，導致中國在SOFC商業化方面遠遠落后于國外。“十三五”期間，中國能源集團、國家電網、濰柴等大型能源企業紛紛啟動SOFC研發，為我國SOFC發展創造了良好機遇。
2017年7月，中國能源集團和中國礦業大學（北京）獲得了科技部國家重點研發計劃的資助，以開發本高溫SOFC技術。IGFC是一種將整體氣化聯合循環（IGCC）與高溫燃料電池相結合的發電系統。IGFC有望進一步提高煤氣化發電效率，降低CO2捕集成本，同時實現CO2和污染物的近零排放。這是一項從根本上改變煤炭發電的技術。
中國尚未公開報道長期運行的SOFC商業系統。中國SOFC研究主要集中在關鍵材料、工藝、設計和組件技術的突破以及示范工程的建設。例如，目前的IGFC示范項目由中國能源集團在寧夏建立。2022年，100 kW IGFC試驗示范系統通過了專家現場評估。此外，CCTC報告了100 kW SOFC系統示范，其交流（AC）發電的凈效率高達64.1%。“十四五”以來，隨著氫能和燃料電池的發展，我國出臺了一系列政策，SOFC技術進入快速發展期。
固體氧化物燃料電池研究和開發的第一個關鍵問題是固體氧化物燃料電池在高溫下運行，這帶來了許多組件的退化問題。在基礎研究方面，國內大部分高校或企業都是單獨運作，只能在自己熟悉的研究領域開展力所能及的工作。他們還沒有形成一個合力，建立一個良好的理論和技術體系。
其次，中國SOFC研發起步較晚，投入不足，產業參與度不高。雖然我國已經發表了相當數量的SOFC相關論文，但結合實際應用的關鍵技術研究在我國相對薄弱，導致商業化進程緩慢。與中國形成鮮明對比的是，工業、學術和政府的互動是美國和日本SOFC發展的基礎。例如，美國針對SOFC發展建立了固態能源轉換聯盟（SECA）計劃，該計劃由三方組成：工業團隊、核心技術團隊和聯邦機構。這些組織協調其活動并進行合作，以共同促進SOFC產品的開發和商業化。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》
（中國粉體網編輯整理/平安）
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