4月24-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的第九屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開(kāi)。在4月26日上午的“氫能與燃料電池”專場(chǎng)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員楊鈞在會(huì)上分享了主題報(bào)告《高溫燃料電池及其制氫儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀》，以下為演講實(shí)錄：

楊鈞：大家好，我是來(lái)中科院的楊鈞。這是基于我們?nèi)ツ晖瓿傻慕o寧波市做的軟課題。下面我們跟大家分享一下我們?cè)谶@方面做的一些調(diào)研工作。主要分為這幾個(gè)部分。

剛才幾位嘉賓都提到了巴黎協(xié)定和節(jié)能減排的事情。中國(guó)做的承諾主要也是二氧化碳的節(jié)能減排要下降60%-65%。在非化石能源就是新能源要提升到20%左右。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)還是以化石能源為主，盡管新能源比例要提升，但是提升不會(huì)那么快。還有一個(gè)是二氧化碳排放的峰值和森林的蓄積量增加的承諾。總的來(lái)說(shuō)要節(jié)能減排，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，一個(gè)很重要的技術(shù)路線或者發(fā)展方向就是要發(fā)展氫能與燃料電池技術(shù)。

這在我們過(guò)去10年當(dāng)中，從國(guó)家到地方，從產(chǎn)業(yè)到學(xué)術(shù)科研圈，其實(shí)都有共識(shí)，就是要發(fā)展氫能和燃料電池技術(shù)。這是國(guó)家層面的一些政策或者是戰(zhàn)略的文件。其中，提到了氫能和燃料電池技術(shù)。高溫燃料電池技術(shù)SOFC實(shí)際上在幾個(gè)國(guó)家層面的戰(zhàn)略發(fā)展的文件里面也得到了體現(xiàn)。目前，社會(huì)上或者投資圈、產(chǎn)業(yè)界比較關(guān)注的還是低溫的燃料電池。實(shí)際從文件上來(lái)看，高溫燃料電池在國(guó)家層面上也是得到了一個(gè)比較大的重視。燃料電池剛才幾位老師介紹了背景，相信大家對(duì)高溫燃料電池也有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)。實(shí)際上是按照電解質(zhì)的種類來(lái)分類的，首先最早商業(yè)化的是磷酸燃料電池，接下來(lái)是熔融碳酸鹽燃料電池，然后是質(zhì)子交換膜燃料電池，固體氧化物燃料電池是金屬氧化物，是最新一代的燃料電池。它的發(fā)電效率也是所有燃料電池里面最高的，因?yàn)樗墓ぷ鳒囟缺容^高，所有的電池本身的關(guān)鍵部件全部都是用陶瓷材料，這是比較廉價(jià)的陶瓷材料。還有一個(gè)比較重要的特性就是SOFC可以使用碳?xì)淙剂线€可以使用氨。還有剛才方博士提到了SOFC的重要特點(diǎn)，反應(yīng)物和生成物全部都是氣相。一套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電和電解兩個(gè)模式。這是SOFC區(qū)別于其他燃料電池的特點(diǎn)。

從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，SOFC主要的應(yīng)有場(chǎng)景總結(jié)下來(lái)就是發(fā)電、供熱、制氫，還可以電解二氧化碳。從功率上來(lái)講，從20瓦到100千瓦都有。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景做了一個(gè)分類。目前在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下面，國(guó)內(nèi)外都有企業(yè)做產(chǎn)業(yè)化的工作。企業(yè)在這幾年迅速地增加。目前有十余家企業(yè)。這是正在做SOFC產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。

目前中國(guó)SOFC發(fā)展現(xiàn)狀，用一句話來(lái)總結(jié)，就是說(shuō)目前已經(jīng)建立從原材料粉末到發(fā)電系統(tǒng)的完整技術(shù)鏈條。在每個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)目前的現(xiàn)狀是都能做。但是和國(guó)外先進(jìn)水平相比，跟他們的性能、耐久性方面，我們還是有比較大的差距。接下來(lái)也是一個(gè)整個(gè)SOFC行業(yè)需要攻關(guān)的一個(gè)階段。從技術(shù)路線來(lái)講，SOFC有很多技術(shù)路線。我們SOFC的技術(shù)路線主要受電池的結(jié)構(gòu)，電池的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)決定。左上角是是電解質(zhì)的支撐結(jié)構(gòu)。SOFC可以分三層，陰級(jí)、陽(yáng)級(jí)，中間用隔膜隔開(kāi)。做科研用，做小型的鈕扣電池研究電極材料或者研究電解質(zhì)材料，同樣使用電解質(zhì)支撐性。美國(guó)BE公司把電解質(zhì)支撐型做大，現(xiàn)在的24千瓦25千瓦模塊也是用了這種結(jié)構(gòu)。

第二種是平板式結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是很薄。工作層里面是陽(yáng)極的支撐層是最厚的。這是目前全世界范圍內(nèi)最流行的電極結(jié)構(gòu)。我們國(guó)內(nèi)做產(chǎn)業(yè)化做工程化的研究，過(guò)去也是以超薄平板式技術(shù)路線為主，平板式的電池性能比較高但是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較低。左下角是管式電池，特點(diǎn)是比較容易做到大功率，但是缺點(diǎn)就是電流密度比較小。還有扁管式結(jié)構(gòu)，吸收了平板式和管式的優(yōu)點(diǎn)。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)講，目前中國(guó)SOFC的產(chǎn)業(yè)化實(shí)際上有兩個(gè)來(lái)源。一個(gè)是從科研院所的成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化來(lái)做產(chǎn)業(yè)化的公司。一會(huì)兒會(huì)講一些代表的企業(yè)。還有一個(gè)是中國(guó)企業(yè)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。這也是一個(gè)有代表性的企業(yè)。還有初創(chuàng)企業(yè)做的自主研發(fā)的產(chǎn)業(yè)化的工作。

一個(gè)例子來(lái)自武漢華中科技大學(xué)的，一會(huì)兒也有他們課題組的李老師來(lái)做這個(gè)報(bào)告。他們從粉末到發(fā)電系統(tǒng)做到了五千瓦的發(fā)電系統(tǒng)。最近取得了比較穩(wěn)定的發(fā)電性能，對(duì)這個(gè)公司也比較期待。還有一個(gè)是潮州三環(huán)，它在電子陶瓷方面有數(shù)十年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的陶瓷公司。他們經(jīng)過(guò)了這些年的發(fā)展，在電堆工程化領(lǐng)域做到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。去年年初中央二臺(tái)報(bào)道了他們作為一個(gè)獨(dú)角獸企業(yè)，報(bào)道了他們最新的成果和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。還有，蘇州華清京昆公司，也經(jīng)過(guò)了將近十年的發(fā)展。在2019年也就是今年他們?cè)谛熘莨餐熘莓?dāng)?shù)卣献鳎_(kāi)展了一個(gè)固體氧化物燃料電池的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。預(yù)計(jì)2019年6月份可以部分試產(chǎn)。

下面跟大家匯報(bào)一下基于氫氣的儲(chǔ)能應(yīng)用。上面這張圖方博士講得比較明確。我們把棄風(fēng)棄光等用不到的電來(lái)電解水制氫，氫可以儲(chǔ)存起來(lái)。必要的時(shí)候再重新轉(zhuǎn)化為電力或者化工原料。在這樣一個(gè)循環(huán)的過(guò)程當(dāng)中，基本上沒(méi)有碳的參與也沒(méi)有碳排放。這是一個(gè)比較理想的能源循環(huán)體系。這里面，很明顯兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，一個(gè)制氫一個(gè)發(fā)電。制氫方面，提出要大規(guī)模制氫技術(shù)和分布式制氫技術(shù)。大部分90%以上都是來(lái)自化工的制氫。在電解水制氫過(guò)程當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)無(wú)碳排放的制氫。電解水制氫技術(shù)里面高溫固體氧化物電池，電解水制氫也有它的特殊優(yōu)勢(shì)。首先能量轉(zhuǎn)化效率是最高的。可以直接電解高溫水蒸氣，因?yàn)楸旧砉ぷ鳒囟染透摺?/p>

最后提一個(gè)發(fā)展建議。調(diào)研下來(lái)發(fā)現(xiàn)，SOFC燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠浅ｉL(zhǎng)的。它有粉體燃料、單電池包括分裝再做成電堆、系統(tǒng)，系統(tǒng)后面還有各種各樣的終端應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)，靠一家單位很難把整條產(chǎn)業(yè)鏈做下來(lái)。我們的建議，希望各個(gè)環(huán)節(jié)上的或者有志于參與燃料電池產(chǎn)業(yè)的單位，我們作為產(chǎn)業(yè)鏈上下游，要形成一個(gè)合力來(lái)協(xié)同創(chuàng)新。這是做完調(diào)研之后得到的發(fā)展建議也是一個(gè)心得體會(huì)。我的匯報(bào)就到這里，謝謝大家！