固體氧化物燃料電池技術破冰 產業鏈卻亟待完善

固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種效率高、燃料范圍廣的電化學發電技術，目前處于商業化初期。

歷經15年潛心研發，潮州三環(集團)股份有限公司(以下簡稱三環)研究院沖破了SOFC關鍵核心技術，關鍵部件的年出口額已超2億元。不久前，由其牽頭承擔的國家重點研發計劃固體氧化物燃料電池電堆工程化開發項目正式啟動實行。

這是我市首個國家重點研發計劃項目，也是推進我市產業結構轉型升級的一個緊要工程。廣東省潮州市委常委、常務副市長張傳勝表示，這是三環的又一重大創新舉措，也是潮州科技發展的一大亮點。

國內起步不晚，卻難以商業化

SOFC電轉化效率高達65%以上，而傳統火力發電均勻僅約30%;且燃料來源廣泛、綠色環保，被公認為是下一代清潔能源的首選。研究院副院長陳爍爍解析說，SOFC可在數據中心、醫院、機場等分布式能源范疇使用，將來在綠色電網還能起到穩定風能、太陽能帶來的電網波動的互補作用。

發達國家普遍把SOFC作為一種戰略儲備技術。燃料電池產業作為我國戰略性新興產業之一，在這場全球化的SOFC技術賽跑中，我國起步并不晚。

從上世紀90年代開始，我國一些高校、科研院所就參與到SOFC技術的研發中，積累了大量的科研成果。且隨著技術成熟度逐步提高，越來越多的國內企業也參與進來。

可是，由于研發難度高，投入大，該技術遲遲難以商業化。SOFC發展需要處理性能、壽命、成本和可靠性的核心關鍵問題。陳爍爍說。作為一家專注先進材料研發和加工的企業，三環從2004年就開始著手SOFC相關技術的研發、量產工作。但研發之路并不平坦。

近幾年，廣東更加注重科技創新支撐高質量發展，通過培育壯大高新技術企業、科技型中小企業等各類創新主體，大力支持企業建設研發機構，鍛造廣東創新創業的筋骨。

得益于此，三環組建了研究院和技術委員會。研究院在SOFC技術研發中起到關鍵作用。

開發燃料電池，燃燒了15個年華

首先要處理的技術是隔膜片。陳爍爍解析，燃料電池工作時，高溫之下，燃氣只要跟空氣一接觸就會劇烈燃燒而燒毀。關鍵需要一層電解質隔膜片將正負極分開，阻擋燃料與空氣的筆直接觸，又能導電。如果隔膜片做得厚，內電阻高，則無法通過大電流;做得薄，又容易漏氣。隔膜片的質量影響整個系統的可靠性。

憑借過硬的技術積淀，研究院研發出的電解質隔膜片電導率和材料密度，均接近理論值。

隨之而來的還有單電池開發。單電池性能決定整個產品性能。為了探測穩定性，一個探測至少要5000小時，探測任務太多，相關的老化探測設備擺滿了一間400平方米的大屋子。陳爍爍打趣道，這些單電池燒的不只是天然氣，還‘燃燒’了15個團隊的年華。

從原材料到制作工藝的每一個步驟，研究人員反復探測，最終拿下所有技術難題。

名片大小的電池片堆在一起，形成電堆。這是燃料電池最為核心的部分。陳爍爍說，到2016年，研究人員已開發出1.5千瓦標準電堆，可通過簡單串并聯方式，組裝成更大功率的電堆或模組。電堆發電效率68%以上，預計壽命可達到5年。

固體氧化物隔膜片現已大量出口，因為技術牢牢掌握在自己手里。陳爍爍不無光榮，目前，三環已成為全球最大的SOFC電解質隔膜供應商、歐洲市場上最大的SOFC單電池供應商。

吸引更多主體，整合資源謀發展

盡管SOFC技術已在國外市場推出并實現產業化，但我國由于缺少政策扶持、產業鏈尚未整合等原由，SOFC推廣使用還有待進一步開發。

在陳爍爍看來，國內SOFC技術開發的起步不算晚，但產業上分明落后于世界先進水平，歸根究竟是沒把資源整合好。

SOFC的發展離不開相關配套產業，包括化工、熱工與電氣等范疇的共同參與。他指出，到目前為止，國內尚未有企業大手筆投入到SOFC系統整合和產業化工作;高校院所擁有技術，但沒有工程化和產業化的能力。

固體氧化物燃料電池電堆工程化開發項目啟動，讓陳爍爍大受鼓舞。該項目的目標是處理SOFC單電池和電堆的一致性和壽命等技術難題，形成SOFC單電池和電堆工程化技術，實現批量加工。他希望，在此項目帶動下，能吸引到更多的市場主體，參與SOFC系統集成開發，補齊我國產業鏈的空缺，共同推動SOFC的發展。

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