中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所自主研發(fā)的1kW固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)成功發(fā)電。
作為燃料電池中的一個(gè)重要類型，SOFC能量轉(zhuǎn)化效率最高(直接發(fā)電效率可達(dá)55％，熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)能量利用率約75％)。此外，由于它是全固態(tài)結(jié)構(gòu)，所以便于安全管理；SOFC不僅可以使用純氫燃料，還可以使用資源豐富而且經(jīng)濟(jì)的煤氣、天然氣、生物質(zhì)氣等作為燃料，便于推廣應(yīng)用。SOFC技術(shù)的開發(fā)、利用，不但可以優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，降低傳統(tǒng)火力發(fā)電所帶來的環(huán)境污染，還將帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)（特別是稀土材料高附加值產(chǎn)品）的發(fā)展，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)具有重要意義。
鑒于SOFC的重要性，科技部和中國科學(xué)院自“九.五”計(jì)劃開始就對該技術(shù)進(jìn)行了支持，且支持力度不斷增加，上海硅酸鹽研究所是重點(diǎn)資助對象之一。在研究所“一三五”規(guī)劃中，SOFC也成為重點(diǎn)培育的五個(gè)方向之一。經(jīng)過堅(jiān)持不懈的努力，科研人員先后解決了大尺寸中溫電池的小批量制備問題，電堆的集成和熱循環(huán)問題，含碳燃料發(fā)電時(shí)的碳沉積問題，以及系統(tǒng)部件的匹配問題等，終于在國內(nèi)率先成功實(shí)現(xiàn)了1kW的SOFC系統(tǒng)發(fā)電。
該系統(tǒng)不依靠外部電源加熱，而是依靠電堆尾氣中的燃料燃燒提供熱量來保持工作溫度；它不需要使用昂貴的氫氣，而是使用簡單易得的天然氣經(jīng)水蒸汽重整后發(fā)電。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功率為1kW，使用13x13cm2的單電池，電堆工作溫度750℃，功率密度～0.2W/cm2，工作電壓40V，發(fā)電效率～35%；在發(fā)電的同時(shí)提供熱水，總能利用效率～65%。和國外同類產(chǎn)品相比，雖然效率還有待提高，衰減還比較快，熱循環(huán)次數(shù)還有一定差距，但該系統(tǒng)的成功運(yùn)行標(biāo)志著我國SOFC技術(shù)進(jìn)入了系統(tǒng)開發(fā)與優(yōu)化階段。后續(xù)工作一方面要實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)粉體和相關(guān)材料的國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)單電池和電堆部件生產(chǎn)的批量化，同時(shí)還要深入研究電堆的衰減機(jī)理，不斷降低衰減率，延長系統(tǒng)壽命。科研人員將進(jìn)一步完成并優(yōu)化5kW的SOFC獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，為未來開發(fā)分布式的SOFC系統(tǒng)產(chǎn)品而努力。
