固體氧化物燃料電池的發展形勢和任務

固體氧化物燃料電池(Solid OxideFuel Cell, SOFC)通過電化學反應將燃料中的化學能直接轉化成電能

，效率高
、CO2排放少、無噪聲
、無酸性廢氣排放
，被稱之為21世紀的一種綠色發電技術。由於其運行溫度使得燃料的內部重整成為可能，SOFC不僅可以使用純氫燃料，還可使用煤氣、天然氣、沼氣、甲醇等作燃料。利用煤氣發電的SOFC未來的目標是大型化的發電係統，可望顯著地提高火力發電效率，節能減排
；由於其尾氣中的CO2濃度很高，可以節約濃縮成本，便於CO2的埋藏而實現零排放。利用天然氣重整發電的分布式或家庭用熱電聯供係統可望在城市智能電網中發揮重要的作用；利用生物質氣發電的SOFC可望緩解生物質利用中的收集瓶頸，為廣大農村提供優質的能源。SOFC使用大量稀土氧化物的特征
，使其在我國尤其具有特殊的優勢，借助SOFC的開發可望推動稀土產業進一步向高端產品發展，增加收益和創造就業機會。因此，我們認為SOFC是一個具有重大意義的技術，應該提高到國家發展戰略的高度。

SOFC的商業化在國際上形勢喜人，即將取得全麵突破。2010年2月24日美國清潔能源公司Bloom Energy向全世界公布了其微型發電站 Bloom Box。這樣一個係統的價格為70-80萬美元
，提供100k W的電力
，而占地則相當於一輛車的車位。該產品在Google

、FedEx、Wal-Mart和eBay等公司的園區進行試運行
，已經取得了良好的效果。固體氧化物燃料電池的發展形勢和任務目前Bloom Box的成本依然很高
、售價昂貴
，但其之所以能夠高調推出
，關鍵的一點在於其解決了衰減率的問題。該電堆係統號稱可以在800℃下連續工作十年
，這樣設備折舊率平攤到每度電上的費用就變得比較容易接受。

2011年3月2~4日
，在日本東京有明國際會展中心舉辦的第七屆國際氫燃料電池展（FCEXPO 2011）上
，JX日礦日石能源（ENEOS）公司展出了家用SOFC係統，其額定輸出功率為700W
，額定發電效率為45％

，額定熱回收效率為42％，蓄熱水箱的容量為90升。據稱該款燃料電池將於2011年10月在全球率先上市，而公司已於2011年2月24日宣布了這一消息（參閱相關博客）。

以上兩例足以說明國際上SOFC產業化的趨勢
，也充分地說明了衰減率指標在SOFC實際應用方麵的重要性。我國必須加速這方麵的開發
，必須迅速在相關界麵反應機理等方麵開展應用基礎研究
，設置並實施以973項目為代表的相關基礎項目，為推動SOFC技術的實際應用而不懈努力。

作為一個高度集成的綜合性技術
，SOFC有(you)著(zhe)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)難(nan)點(dian)。曾(zeng)幾(ji)何(he)時(shi)，大(da)麵(mian)積(ji)單(dan)電(dian)池(chi)的(de)製(zhi)備(bei)與(yu)評(ping)價(jia)，電(dian)堆(dui)設(she)計(ji)與(yu)組(zu)裝(zhuang)的(de)方(fang)法(fa)，電(dian)堆(dui)的(de)密(mi)封(feng)與(yu)熱(re)循(xun)環(huan)等(deng)等(deng)方(fang)麵(mian)在(zai)我(wo)國(guo)似(si)乎(hu)都(dou)是(shi)不(bu)可(ke)逾(yu)越(yue)的(de)難(nan)題(ti)。因(yin)為(wei)其(qi)困(kun)難(nan)，所(suo)以(yi)望(wang)而(er)卻(que)步(bu)者(zhe)眾(zhong)
；因yin為wei其qi困kun難nan，所suo以yi未wei能neng及ji時shi得de到dao足zu夠gou的de支zhi持chi。錦jin上shang添tian花hua成cheng為wei了le一yi種zhong時shi尚shang，而er雪xue中zhong送song炭tan卻que似si乎hu隻zhi是shi往wang昔xi的de童tong話hua

，距ju離li我wo們men是shi越yue來lai越yue遙yao遠yuan了le。整zheng體ti而er言yan我wo國guo對duiSOFC技(ji)術(shu)的(de)投(tou)入(ru)還(hai)顯(xian)得(de)過(guo)少(shao)，不(bu)僅(jin)比(bi)國(guo)外(wai)的(de)相(xiang)關(guan)投(tou)入(ru)差(cha)別(bie)幾(ji)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，也(ye)比(bi)國(guo)內(nei)的(de)其(qi)它(ta)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)投(tou)入(ru)相(xiang)差(cha)數(shu)量(liang)級(ji)。在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)背(bei)景(jing)下(xia)，加(jia)之(zhi)技(ji)術(shu)本(ben)身(shen)的(de)難(nan)度(du)，我(wo)國(guo)SOFCshuipingyuguojishuipingxiangbihaicunzaihendadechaju。tebieshizaidianchiduidechangqishoumingfangmian，womendeshuaijianlvzhibiaoyuguowaihaiyouyigeshuliangjidequbie
，zaigengdagonglvdianduidejichengfangmian，yeshouzhiyudianchiyizhixingheshengchanguimodengdeyingxiang。zaizheyangdebeijingxia，womenshijixuguanwanghaishijijitouru？zhelixuyaofenxijigewenti：

1. SOFC的衰減是不可克服的嗎？

在SOFC技術的發展史上， 西門子西屋公司無論在係統發電規模（ 最大25 0kW ） 還是在衰減率（0.1%/1000h） 
， 以及實際運行的壽命（ 數萬小時） 上都做了裏程碑式的工作。盡管由於其采用的技術（EVD,CVD）成本非常高，導致在產業化時遇到難以克服的困難
，阻止了其實用化步伐
，但是，其成果已經證明SOFC是可以實現長壽命的。正是由於這些成果，鼓舞了大量的科研人員
、企業、各國政府機構幾十年如一日地奮鬥與投入，造就了前述的國際上產業化的喜人局麵。

2. 我們可以等待發達國家的技術援助嗎？

在涉及國家重大利益的問題上，西方發達國家從來就不講博愛。這已經為無數的例子所證明，而SOFC也不例外。西方發達國家在涉及SOFC製備技巧

、封接、係統集成和長期穩定性技術關鍵方麵的成果，絕不會輕易地公開其秘密。SOFC的大麵積單電池、一定功率的電池堆、密封材料粉體等還從未對中國銷售過。“十五”863計劃時國內甚至連3mm以上厚度的430不鏽鋼作為連接板材料都買不到，我們的科研人員就是在這樣的條件下艱苦創業的。

近幾年
， 由於中國市場的巨大吸引力，SOFCdianjiezhiyuyinyangjifentiyuanliao，yijiyixiexianjindehejinlianjiebancailiaozhujiandidedaokaifang
，keyimaidaoguowaidechanpin
，yanfahuanjingyezhubudedaogaishan。raner，jinkoucailiaodejiageshijigaode

，nanyixiangxiangyongzhexieyuancailiaozhibeidexitongchanpinnenggouliuxiaduoshaolirunkongjian。

3. 國內的科研人員是否具有足夠的創造力？

zaichengrenyuguowaichajudetongshi，womenyinggaikandaojijideyimian，kandaohexinjishudezhangwoduiyuyigeguojiajingjiheguofangjianshedezhongyaoxing。womenzheyangyigedaguo，bixuzhangwohexinjishudejiliang。zhejinianlai
，zizhuchuangxindesixiangbeitigaodaolejiqizhongyaodeweizhi，dedaoleyingyoudezhongshi。SOFC技術由於其潛在的巨大價值，把它定位為脊梁級別的核心技術一點也不為過
；而且，這方麵必須走自主創新的道路，這一點尤其重要。

中國科學院上海矽酸鹽研究所和國內其他兄弟單位（包括院內兄弟所和各高校）一直就是秉承自主創新的精神在進行SOFC科學研究的。在科技部和中國科學院的高度重視和十分重要的經費支持（非常期待企業也能參與支持）下
，從無到有
，從粉體製備
、複合膜製備，到單電池、連接板設計加工、密封材料研發、電池堆組裝、以及係統集成方麵都做了大量的工作，申請了很多項專利，獲得了具有自主知識產權的SOFC技術。與西方國家相比
，我國SOFC項目每萬元投入所取得的成果（性價比）要高得多。在國家項目的持續支持下，經過廣大科技人員持續不斷的努力，特別是國內優勢單位之間的合作和專業化的攻關，SOFC技術難題一個接一個地相繼被克服。以上海矽酸鹽研究所為例，目前已經能夠小批量生產20x20cm2的平板型單電池，能重複組裝並運行k W級ji以yi上shang的de電dian池chi堆dui
，熱re循xun環huan等deng性xing能neng也ye取qu得de了le巨ju大da的de進jin步bu。在zai電dian池chi堆dui衰shuai減jian率lv方fang麵mian，我wo們men本ben著zhe科ke技ji工gong作zuo者zhe高gao度du的de責ze任ren感gan自zi我wo加jia壓ya
，在zai項xiang目mu指zhi標biao沒mei有you要求的情況下實現了低於3%/1000h的衰減率。

總結起來，SOFC難nan，但dan不bu至zhi於yu難nan於yu上shang青qing天tian。國guo家jia的de需xu要yao就jiu是shi我wo們men的de使shi命ming。隻zhi要yao持chi之zhi以yi恒heng
，難nan題ti就jiu會hui一yi個ge接jie一yi個ge地di倒dao下xia。目mu前qian的de形xing勢shi是shi隻zhi差cha臨lin門men一yi腳jiao，衷zhong心xin希xi望wang得de到dao大da家jia的de大da力li支zhi持chi。

人物簡介：

王紹榮，1964年出生。1983年7月畢業於成都科技大學化學係物理化學專業,1986年在同係同專業獲得碩士學位後留校工作。1988年升任講師。1994年赴日留學
，在橫濱國立大學環境科學研究中心從事固體氧化物燃料電池（S O FC）的研究並獲得工學博士學位。1997年開始在築波電子技術綜合研究所作博士後，從事中溫型S O F C的研究。2000年開始在位於東京的日本大學文理學部作助手，進行S O FC新型材料的研究。回國後在上海矽酸鹽研究所從事平板型S O F C的研究，主持實施國家863計劃課題。在學術雜誌上發表論文約80篇，參加國際學術會議論文約50篇
，申

請專利15項。