固体氧化物燃料电池技术突破产业链亟待完善

2019-12-11 11:25 来源:和讯科技

本报记者叶青

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效率、宽燃料范围的电化学发电技术,目前正处于商业化的早期阶段。

经过15年的艰苦研发,潮州三环(集团)有限公司(以下简称三环)研究所突破了SOFC的关键核心技术,关键零部件年出口额超过2亿元。不久前,由其牵头承担的国家重点研发计划“固体氧化物燃料电池堆工程开发”正式启动。这是我市第一个国家重点研发项目,也是促进我国产业结构转型升级的重要项目广东省潮州市委常委、常务副市长张传生表示,这是三环路的又一重大创新,也是潮州科技发展的一大亮点。

在中国开始还不算太晚,但很难商业化。SOFC的电力转换效率高达65%以上,而传统的火力发电平均只有30%左右;燃料来源广泛、绿色环保,被公认为下一代清洁能源的首选。”研究所副所长陈树硕说,“SOFC还可以在稳定风能和太阳能(000591,古巴)引起的电网波动方面发挥补充作用。”

SOFC在发达国家被广泛用作战略储备技术。作为中国战略性新兴产业之一,燃料电池产业在这场全球SOFC科技竞赛中起步还不算太晚。

自20世纪90年代以来,我国一些大学和研究所参与了SOFC技术的研究和开发,积累了大量的科研成果。随着技术成熟度的逐步提高,越来越多的国内企业也参与进来。

但是,由于研发难度大、投资大,这项技术很难商业化。" SOFC发展需要解决性能、寿命、成本和可靠性等核心关键问题."陈硕朔说。三环作为一家专注于先进材料研发和生产的企业,自2004年开始研发和批量生产SOFC相关技术。但是研发之路并不平坦。

近年来,广东更加重视科技创新,支持高质量发展。广东通过培育和加强高新技术企业、中小科技企业等多种创新主体,大力支持企业建设研发机构,打造广东创新创业的骨骼和肌肉。

正因为如此,三环路成立了研究机构和技术委员会。该研究所在SOFC技术研发中发挥着关键作用。

开发燃料电池,“燃烧”15年

“首先要解决的技术是隔膜”陈硕朔介绍说,当燃料电池工作时,在高温下,燃料气体会剧烈燃烧,一旦与空气接触就会燃烧殆尽。“关键是用一层电解质膜将正极和负极分开,以防止燃料和空气直接接触并导电。如果隔膜很厚并且内阻很高,大电流就不能通过。它很薄,容易泄漏。隔膜的质量影响整个系统的可靠性。”

凭借优异的技术积累,研究所开发的电解质膜的电导率和材料密度接近理论值。

随之而来的是单细胞的发展。“单电池性能决定了产品的整体性能。为了测试稳定性,一次测试至少需要5000个小时,测试任务太多,相关老化测试设备被400平方米的大房间填满。”陈硕·朔打趣道:“这些单细胞不仅燃烧天然气,还燃烧15个团队的岁月。”

从原材料到制造过程的每一步,研究人员反复测试,最终“赢得”了所有的技术问题。

"名片大小的电池堆叠在一起形成一个堆叠。这是燃料电池的核心部分。”陈硕说,到2016年,研究人员已经开发出1.5千瓦标准功率st

“SOFC的发展离不开相关配套产业的参与,包括化工、热力和电气领域。”他指出,到目前为止,没有一家国内企业在SOFC系统集成和产业化方面投入巨资。高校有技术,但不具备工程和产业化能力。

“固体氧化物燃料电池反应堆工程开发”项目启动,陈硕硕受到极大鼓舞。“本项目的目标是解决SOFC电池和电池组的一致性和寿命等技术问题,形成SOFC电池和电池组的工程技术,并实现大规模生产。”他希望在这个项目的带动下,吸引更多的市场参与者参与SOFC系统的集成开发,填补中国产业链的空白,共同促进SOFC的发展。