韓敏芳：固定氧化物燃料電池技術進展及應用

據機經網報道：4月2-4日，“儲能國際峰會暨展覽會2018(ESIE 2018)”在北京國家會議中心舉行。清華大學教授973項目首席科學家韓敏芳在主題論壇上做演講。以下是演講詳情：

清華大學教授973項目首席科學家韓敏芳：

qingnengyuranliaodianchizuoweiyigexinxingdechanye，zheliangnianfazhandefeichangkuai，shoudaoleguangfandeguanzhu，yinggaishuomeigeyue

，huozheshuochabuduomeigeyuehaojicixiangguandehuodong，shijishangzhenzhengxingyedefazhanyinggaisuanshi2018年正是在中國比較升溫。

今天我主要彙報的是固體氧化物燃料電池相關的技術和應用的情況，在所有的燃料電池當中會有多種多樣發展形勢。

國guo家jia整zheng個ge能neng源yuan行xing業ye發fa展zhan背bei景jing下xia，需xu要yao發fa展zhan新xin的de能neng源yuan技ji術shu，我wo們men麵mian臨lin著zhe能neng源yuan效xiao率lv的de問wen題ti
，汙wu染ran的de問wen題ti
，二er氧yang化hua碳tan的de問wen題ti，迫po切qie需xu要yao發fa展zhan新xin能neng源yuan技ji術shu，這zhe個ge時shi候hou氫qing能neng以yi及ji燃ran料liao電dian池chi作zuo為wei一yi個ge新xin的de能neng源yuan領ling域yu冉ran冉ran升sheng起qi。在zai看kan整zheng個ge發fa展zhan過guo程cheng當dang中zhong，在zai能neng源yuan體ti係xi當dang中zhong我wo們men產chan生sheng的de發fa電dian技ji術shu更geng多duo是shi熱re機ji的de形xing式shi
，通tong過guo燃ran料liao的de燃ran燒shao轉zhuan化hua為wei熱re能neng，整zheng個ge燃ran料liao電dian池chi的de發fa展zhan通tong過guo電dian化hua解jie基ji礎chu使shi的de熱re能neng直zhi接jie轉zhuan化hua為wei電dian能neng

，這zhe樣yang它ta的de效xiao率lv比bi較jiao高gao
，還hai有you一yi係xi列lie環huan境jing保bao護hu的de優you勢shi。

到底燃料電池怎麼實現更好效率發展的?傳(chuan)統(tong)來(lai)說(shuo)包(bao)括(kuo)氫(qing)燃(ran)料(liao)和(he)其(qi)他(ta)的(de)化(hua)學(xue)燃(ran)料(liao)，是(shi)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)燃(ran)起(qi)直(zhi)接(jie)發(fa)生(sheng)燃(ran)燒(shao)反(fan)映(ying)產(chan)生(sheng)熱(re)，現(xian)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)用(yong)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)氧(yang)離(li)子(zi)反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)，空(kong)氣(qi)中(zhong)有(you)很(hen)多(duo)氧(yang)氣(qi)
，通(tong)過(guo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)過(guo)程(cheng)，這(zhe)是(shi)通(tong)過(guo)氧(yang)離(li)子(zi)的(de)傳(chuan)導(dao)使(shi)得(de)它(ta)從(cong)空(kong)氣(qi)一(yi)側(ce)傳(chuan)到(dao)燃(ran)料(liao)這(zhe)一(yi)側(ce)，可(ke)以(yi)氧(yang)化(hua)所(suo)有(you)種(zhong)類(lei)的(de)燃(ran)料(liao)，可(ke)以(yi)是(shi)純(chun)氫(qing)氣(qi)可(ke)以(yi)是(shi)碳(tan)氫(qing)燃(ran)料(liao)
，非(fei)常(chang)具(ju)有(you)優(you)勢(shi)，可(ke)以(yi)更(geng)好(hao)的(de)效(xiao)率(lv)，更(geng)高(gao)的(de)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)性(xing)。但(dan)是(shi)，也(ye)會(hui)有(you)更(geng)高(gao)的(de)技(ji)術(shu)難(nan)度(du)。

在(zai)所(suo)有(you)種(zhong)類(lei)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)當(dang)中(zhong)

，現(xian)在(zai)談(tan)的(de)比(bi)較(jiao)多(duo)的(de)是(shi)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)
，它(ta)純(chun)氫(qing)氣(qi)做(zuo)燃(ran)料(liao)，現(xian)在(zai)也(ye)是(shi)上(shang)汽(qi)車(che)或(huo)者(zhe)剛(gang)剛(gang)講(jiang)的(de)加(jia)氫(qing)站(zhan)
，除(chu)了(le)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)還(hai)有(you)氧(yang)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)作(zuo)為(wei)電(dian)化(hua)學(xue)學(xue)科(ke)類(lei)重(zhong)要(yao)的(de)分(fen)支(zhi)，所(suo)有(you)都(dou)是(shi)已(yi)於(yu)它(ta)傳(chuan)導(dao)離(li)子(zi)不(bu)同(tong)來(lai)分(fen)類(lei)，比(bi)如(ru)說(shuo)用(yong)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)做(zuo)電(dian)解(jie)質(zhi)，還(hai)有(you)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)碳(tan)酸(suan)根(gen)的(de)，目(mu)前(qian)主(zhu)要(yao)由(you)五(wu)大(da)類(lei)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)。看(kan)整(zheng)個(ge)表(biao)的(de)情(qing)況(kuang)，橫(heng)坐(zuo)標(biao)是(shi)發(fa)電(dian)的(de)規(gui)模(mo)，縱(zong)坐(zuo)標(biao)是(shi)效(xiao)率(lv)，底(di)本(ben)上(shang)來(lai)說(shuo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)的(de)效(xiao)率(lv)比(bi)內(nei)燃(ran)機(ji)要(yao)高(gao)
，一(yi)定(ding)是(shi)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)的(de)效(xiao)率(lv)。多(duo)種(zhong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)當(dang)中(zhong)今(jin)天(tian)要(yao)講(jiang)的(de)固(gu)體(ti)氧(yang)化(hua)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)最(zui)高(gao)的(de)能(neng)源(yuan)效(xiao)率(lv)，它(ta)的(de)原(yuan)理(li)一(yi)定(ding)也(ye)是(shi)最(zui)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)，最(zui)具(ju)有(you)難(nan)度(du)的(de)過(guo)程(cheng)。

從cong燃ran料liao到dao燃ran料liao電dian池chi左zuo側ce和he右you側ce可ke以yi看kan到dao，左zuo側ce是shi燃ran料liao的de來lai源yuan，希xi望wang做zuo成cheng氫qing能neng的de戰zhan略lve體ti係xi，氫qing可ke以yi由you更geng多duo的de來lai源yuan，更geng多duo的de化hua石shi來lai源yuan的de時shi候hou可ke以yi是shi固gu體ti液ye體ti。經jing過guo中zhong間jian一yi係xi列lie技ji工gong處chu理li的de步bu驟zhou最zui後hou供gong給gei燃ran料liao電dian池chi應ying用yong，如ru果guo走zou了le6步(bu)得(de)到(dao)純(chun)氫(qing)氣(qi)就(jiu)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)來(lai)工(gong)作(zuo)。一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)含(han)量(liang)更(geng)高(gao)一(yi)點(dian)的(de)時(shi)候(hou)，做(zuo)到(dao)百(bai)分(fen)量(liang)級(ji)的(de)時(shi)候(hou)可(ke)以(yi)供(gong)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)來(lai)工(gong)作(zuo)，總(zong)之(zhi)，它(ta)是(shi)平(ping)衡(heng)的(de)。

當dang這zhe邊bian做zuo的de工gong作zuo多duo的de時shi候hou，這zhe邊bian的de燃ran料liao電dian池chi的de技ji術shu可ke以yi相xiang對dui簡jian單dan一yi點dian，工gong作zuo的de溫wen度du也ye低di一yi點dian
，當dang這zhe邊bian做zuo的de少shao一yi些xie的de時shi候hou，這zhe邊bian就jiu要yao在zai高gao溫wen下xia來lai工gong作zuo，有you碳tan氫qing燃ran料liao來lai工gong作zuo的de時shi候hou，這zhe邊bian的de技ji術shu要yao求qiu更geng高gao的de。所suo有you的de燃ran料liao電dian池chi都dou具ju有you很hen好hao的de環huan保bao優you勢shi，不bu但dan是shi其qi他ta的de氮dan氧yang化hua物wu的de排pai放fang問wen題ti，它ta的de成cheng本ben優you勢shi
，一yi個ge新xin行xing業ye往wang往wang不bu太tai具ju有you行xing業ye優you勢shi，假jia設she我wo們men以yi後hou做zuo成cheng了le固gu體ti氧yang化hua物wu燃ran料liao電dian池chi發fa電dian
，就jiu是shi國guo家jia能neng源yuan級ji產chan業ye講jiang到dao的de煤mei氣qi電dian有you兩liang套tao係xi統tong
，一yi個ge是shi常chang壓ya的de
，一yi個ge是shi加jia壓ya的de
，這zhe是shi美mei國guo人ren做zuo的de數shu據ju
，美mei國guo能neng源yuan部bu提ti供gong的de數shu據ju，投tou資zi成cheng本ben和he發fa電dian成cheng本ben都dou會hui低di，一yi心xin代dai發fa展zhan的de能neng源yuan技ji術shu當dang中zhong，能neng夠gou比bi火huo力li成cheng本ben發fa電dian率lv低di的de就jiu是shi固gu體ti燃ran料liao電dian池chi，現xian在zai所suo有you的de應ying用yong都dou在zai世shi界jie內nei被bei推tui動dong
，我wo們men分fen為wei便bian攜xie式shi、分布式熱點聯供、高性能動力電源和大型發電站，世界上所有的應用都在應用。

日本熱電聯供技術，日本有一個CHP公司
，最新的數據當時推的時候電效率是46.5%

，2016年最新效率嗲效率達到52%
，這是它發展成本下降數量增加情況非常有前景。出奔除了做小型家用700瓦的
，這個規模範圍20千瓦、50qianwadaojibaiqianwadoushiyoude，keyishiyigexiaoqu
，keyishiyigeshangchang。dangranzhegeyouqishihezhongguofazhandefenbushiredianliangongyaojiejuetianqiwenti
，dajiahenrongxingdezaizhegezheqilaiyuandaobeijing，ganchuleqihoubianhuatiaoyuexing，yizhouhuanlesiji，zaibeijingyeburongyi。

大型化的全世界字的最好的是三菱重工，2009年推出的SOFC—MGT係統
，2012年推行。在固體氧化物燃料電池行業當中最有代表性的就是Bloom這家企業，尤其是蘋果的係統，整個獨立電網用電，這是一個非常有代表性的。這家公司已經做了非常多的客戶
，2001年成立的

，2009年nian第di二er間jian公gong司si在zai紐niu約yue，第di三san家jia和he軟ruan銀yin合he作zuo在zai日ri本ben動dong靜jing來lai建jian的de
，很hen有you可ke能neng很hen多duo同tong仁ren都dou希xi望wang他ta到dao重zhong要yao來lai，這zhe家jia網wang站zhan大da家jia可ke以yi去qu看kan，做zuo的de非fei常chang好hao。尤you其qi在zai規gui模mo一yi些xie大da的de企qi業ye都dou是shi用yong了le它ta的de係xi統tong。

再講講車，特斯拉的電動車最好大家是知道的400公裏的續航裏程，2014年豐田未來這款車也是大家追逐的，2016年日產推了一款車500瓦的固體燃料電池加了24瓦的儲能電池
，續航裏程是600公裏，去年七八月份這款車在巴西完成了一年的路麵測試，日產現在預計是2020年商業化這款車。這是國際上發展的情況，剛才說因為2016年氫能燃料電池行業在中國開始了比較快速升溫的發展，前麵同誌也列出了發展的狀況
，2016年國家電網公司未來科技城幾大公司組織召開的是APEC氫能燃料電池研討會
，2016年就陸續出台了一係列政策
，在國家戰略政策上整個行業被列為引領行業變革的肩負性技術。2016年出台了中國製造2025和he國guo家jia能neng源yuan行xing動dong計ji劃hua，要yao想xiang做zuo一yi個ge事shi情qing市shi場chang推tui動dong是shi一yi方fang麵mian，國guo家jia政zheng策ce的de引yin領ling，所suo有you企qi業ye都dou跟gen著zhe國guo家jia指zhi揮hui棒bang來lai走zou的de。氫qing能neng燃ran料liao電dian池chi作zuo為wei一yi個ge單dan獨du的de項xiang目mu
，包bao括kuo氫qing的de製zhi備bei存cun儲chu加jia氫qing站zhan整zheng個ge發fa展zhan情qing況kuang，燃ran料liao電dian池chi的de情qing況kuang
，氫qing燃ran料liao電dian池chi和he固gu定ding氧yang化hua物wu燃ran料liao電dian池chi
，在zai燃ran料liao電dian池chi當dang中zhong一yi個ge做zuo車che，一yi個ge做zuo電dian站zhan都dou給gei出chu了le具ju體ti的de。氫qing燃ran料liao電dian池chi已yi經jing做zuo了le很hen多duo，固gu體ti氧yang化hua物wu要yao求qiu做zuo到dao4wanxiaoshideshouming
，yaozuoxiangguandechanyejishudouyoujutideyixieguihua，baokuoyixieluxiantu

，qishizhegeluxiantuzaizhongguohaiyoudianqianque
，haiyaodajiagongtongnuli

，womenzhengcelaile，congrencai、技術、產業和真正落地的政策需要大家共同來推動。

新能源汽車顯然現在是最熱的領域，很多做氫能或者做燃料電池都是盯著這個來的，這個2017年(nian)初(chu)工(gong)部(bu)出(chu)了(le)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)補(bu)貼(tie)一(yi)係(xi)列(lie)相(xiang)關(guan)的(de)工(gong)作(zuo)
，包(bao)括(kuo)加(jia)氫(qing)站(zhan)都(dou)有(you)明(ming)確(que)的(de)政(zheng)策(ce)可(ke)以(yi)繼(ji)續(xu)來(lai)做(zuo)。國(guo)內(nei)外(wai)發(fa)展(zhan)的(de)情(qing)況(kuang)
，它(ta)的(de)發(fa)展(zhan)情(qing)況(kuang)和(he)發(fa)展(zhan)目(mu)標(biao)
，這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)屬(shu)於(yu)自(zi)己(ji)關(guan)心(xin)的(de)

，自(zi)己(ji)會(hui)做(zuo)的(de)更(geng)詳(xiang)細(xi)。

固體氧化物燃料電池還是屬於所有燃料電池當中最難的一個技術，我們從2012年到2017年剛剛完成國家973xiangmuzheyangyigechengguo

，qingranliaodianchizhejigelingyululuxuxuyouguojiaqingnengyuanranliaoxiangmu，gudingyanghuadianchishejidaofangmian，congcailiaodaodianchideguocheng，daozhenggedianchidesheji，zhenggejichengguochengdangzhongkexueguilvhezuihoudexitongjicheng。chengguoyeshiduofangmiande

，yinweiguojia973項(xiang)目(mu)要(yao)頂(ding)天(tian)立(li)地(di)，頂(ding)天(tian)到(dao)有(you)前(qian)沿(yan)成(cheng)果(guo)，立(li)地(di)要(yao)有(you)技(ji)術(shu)和(he)係(xi)統(tong)，從(cong)理(li)論(lun)體(ti)係(xi)上(shang)構(gou)建(jian)一(yi)套(tao)體(ti)係(xi)，在(zai)電(dian)極(ji)反(fan)映(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)做(zuo)的(de)是(shi)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)碳(tan)氫(qing)燃(ran)料(liao)，還(hai)要(yao)有(you)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，做(zuo)出(chu)真(zhen)正(zheng)實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)用(yong)的(de)電(dian)池(chi)，最(zui)後(hou)總(zong)結(jie)規(gui)律(lv)融(rong)合(he)所(suo)有(you)的(de)做(zuo)成(cheng)一(yi)個(ge)示(shi)範(fan)係(xi)統(tong)的(de)過(guo)程(cheng)
，這(zhe)個(ge)行(xing)業(ye)相(xiang)當(dang)於(yu)需(xu)要(yao)走(zou)的(de)路(lu)還(hai)有(you)更(geng)長(chang)。

我是把整個行業發展的技術分成了四段，產權產業鏈，首先是材料體係，我們的電解質材料、陰極材料、yangjicailiaodouyaozuo，ruguoweilairanliaodianchichengweiyigedadexingye，nikenenghuizuoyigeyangjihuozheyinjilaigongyingzhegeshiqing。youlezhexiecailiaoyihouzuochengyiqishaochengyigedianchi
，suoyoudecailiaodoushiyanghuawu，gengtongsuyidianjiushitaoci。yinjiyangjizhuangzaiyiqitongchangshishuosanzhongjiegou，youlezhegedianchiyihoujiujiaoyuanjian
，tongchangkeyifachu1伏fu左zuo右you的de電dian，但dan是shi要yao想xiang實shi現xian這zhe個ge功gong能neng需xu要yao集ji成cheng到dao一yi起qi，這zhe個ge時shi候hou有you縫feng接jie材cai料liao，因yin為wei要yao在zai七qi八ba百bai度du下xia來lai工gong作zuo，直zhi接jie工gong作zuo於yu甲jia烷wan劑ji，對dui所suo有you材cai料liao要yao求qiu也ye是shi高gao的de，管guan理li過guo程cheng要yao求qiu也ye是shi高gao的de，熱re平ping衡heng係xi統tong要yao求qiu也ye是shi高gao的de，做zuo成cheng了le這zhe樣yang一yi個ge模mo塊kuai再zai集ji成cheng發fa電dian係xi統tong
，他ta是shi模mo塊kuai化hua的de結jie構gou還hai是shi整zheng體ti這zhe樣yang一yi個ge設she計ji的de狀zhuang態tai。目mu前qian在zai中zhong國guo能neng做zuo到dao的de就jiu是shi幾ji千qian瓦wa的de設she計ji係xi統tong
，未wei來lai可ke以yi做zuo更geng多duo的de工gong作zuo。

大(da)家(jia)都(dou)覺(jiao)得(de)這(zhe)東(dong)西(xi)很(hen)神(shen)秘(mi)
，就(jiu)是(shi)一(yi)些(xie)複(fu)雜(za)材(cai)料(liao)
，搞(gao)這(zhe)個(ge)領(ling)域(yu)的(de)可(ke)以(yi)繼(ji)續(xu)去(qu)做(zuo)。以(yi)後(hou)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)來(lai)說(shuo)
，所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)商(shang)業(ye)機(ji)會(hui)
，需(xu)要(yao)全(quan)產(chan)業(ye)鏈(lian)進(jin)行(xing)布(bu)局(ju)
，不(bu)同(tong)優(you)勢(shi)和(he)技(ji)術(shu)的(de)行(xing)業(ye)進(jin)入(ru)這(zhe)個(ge)行(xing)業(ye)共(gong)同(tong)推(tui)動(dong)這(zhe)個(ge)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)。

做成電池看到的
，這是剛才說的是做到單電池的情況
，目前能做到的就是標準一樣的尺寸就是10厘米乘10厘米的情況
，所有大電池測試都是在單板做的測試
，到現在行業沒有標準。973項xiang目mu過guo程cheng當dang中zhong人ren家jia不bu能neng說shuo都dou是shi自zi己ji說shuo的de，要yao到dao第di三san方fang測ce試shi，這zhe是shi丹dan麥mai做zuo的de一yi係xi列lie的de測ce試shi，這zhe是shi它ta的de密mi封feng件jian等deng一yi係xi列lie工gong作zuo，評ping價jia還hai是shi非fei常chang高gao的de。有you了le這zhe個ge之zhi後hou開kai始shi做zuo集ji成cheng
，做zuo了le小xiao的de堆dui以yi後hou也ye沒mei有you人ren做zuo測ce試shi，我wo們men當dang時shi973一(yi)部(bu)分(fen)工(gong)作(zuo)在(zai)德(de)國(guo)做(zuo)的(de)測(ce)試(shi)
，給(gei)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)評(ping)價(jia)。下(xia)麵(mian)就(jiu)要(yao)做(zuo)出(chu)一(yi)個(ge)示(shi)範(fan)係(xi)統(tong)，就(jiu)是(shi)要(yao)把(ba)所(suo)有(you)的(de)科(ke)學(xue)規(gui)律(lv)的(de)一(yi)些(xie)認(ren)識(shi)做(zuo)成(cheng)一(yi)個(ge)示(shi)範(fan)係(xi)統(tong)。它(ta)會(hui)直(zhi)接(jie)來(lai)的(de)是(shi)碳(tan)氫(qing)燃(ran)料(liao)，可(ke)以(yi)用(yong)甲(jia)烷(wan)，它(ta)的(de)熱(re)平(ping)衡(heng)活(huo)動(dong)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)更(geng)複(fu)雜(za)一(yi)點(dian)。過(guo)去(qu)幾(ji)年(nian)當(dang)中(zhong)做(zuo)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)示(shi)範(fan)和(he)一(yi)係(xi)列(lie)單(dan)位(wei)合(he)作(zuo)，一(yi)起(qi)在(zai)全(quan)國(guo)推(tui)了(le)幾(ji)個(ge)示(shi)範(fan)
，也(ye)是(shi)完(wan)成(cheng)973項目推動全產業鏈技術的發展，希望在工作中以這個為基礎具體推動產業的發展。中國也有一些公司開始在做，早期2018年全國第一家專門從事這個行業的公司，從材料到集成都給出來了，我叫它完成全產業鏈的工作，但還有很長的路要走。

最後，我們要有一個自己的學術領域
，2016年我們推動成立了燃料電池專業委員會，2016年剛剛成立的
，當時有不到100個委員，能源局覺得我們有點多，行業發展非常快，或需要繼續來做。2017年(nian)推(tui)動(dong)成(cheng)立(li)了(le)能(neng)源(yuan)行(xing)業(ye)高(gao)溫(wen)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)標(biao)準(zhun)委(wei)員(yuan)會(hui)
，接(jie)下(xia)來(lai)我(wo)們(men)要(yao)推(tui)動(dong)標(biao)準(zhun)的(de)建(jian)設(she)工(gong)作(zuo)和(he)檢(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)，也(ye)歡(huan)迎(ying)大(da)家(jia)方(fang)方(fang)麵(mian)麵(mian)一(yi)起(qi)來(lai)推(tui)動(dong)整(zheng)個(ge)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)。

謝謝大家!