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上海硅酸盐研究所固体氧化物燃料电池(SOFC)研究取得突破性进展
2018-01-19 16:20:41 | 【 【打印】【关闭】

近日,中国科学院上海硅酸盐研究所自主研发的1kW固体氧化物燃料电池(SOFC)系统成功发电。

作为燃料电池中的一个重要类型,SOFC能量转化效率最高(直接发电效率可达55%,热电联产时能量利用率约75%)。此外,由于它是全固态结构,所以便于安全管理;SOFC不仅可以使用纯氢燃料,还可以使用资源丰富而且经济的煤气、天然气、生物质气等作为燃料,便于推广应用。SOFC技术的开发、利用,不但可以优化我国的能源结构,降低传统火力发电所带来的环境污染,还将带动和促进相关高新技术产业(特别是稀土材料高附加值产品)的发展,对我国经济发展和国防建设具有重要意义。

鉴于SOFC的重要性,科技部和中国科学院自“九.五”计划开始就对该技术进行了支持,且支持力度不断增加,上海硅酸盐研究所是重点资助对象之一。在研究所“一三五”规划中,SOFC也成为重点培育的五个方向之一。经过坚持不懈的努力,科研人员先后解决了大尺寸中温电池的小批量制备问题,电堆的集成和热循环问题,含碳燃料发电时的碳沉积问题,以及系统部件的匹配问题等,终于在国内率先成功实现了1kW的SOFC系统发电。

该系统不依靠外部电源加热,而是依靠电堆尾气中的燃料燃烧提供热量来保持工作温度;它不需要使用昂贵的氢气,而是使用简单易得的天然气经水蒸汽重整后发电。该系统的设计功率为1kW,使用13x13cm2的单电池,电堆工作温度750℃,功率密度~0.2W/cm2,工作电压40V,发电效率~35%;在发电的同时提供热水,总能利用效率~65%。和国外同类产品相比,虽然效率还有待提高,衰减还比较快,热循环次数还有一定差距,但该系统的成功运行标志着我国SOFC技术进入了系统开发与优化阶段。后续工作一方面要实现电解质粉体和相关材料的国产化,实现单电池和电堆部件生产的批量化,同时还要深入研究电堆的衰减机理,不断降低衰减率,延长系统寿命。科研人员将进一步完成并优化5kW的SOFC独立发电系统,为未来开发分布式的SOFC系统产品而努力。

(相关文章报道于《科技日报》 2013-04-12 07版)

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