為助力中國儲能企業(yè)與國際接軌，同時致力于推動中國儲能產(chǎn)業(yè)機制的建立，實現(xiàn)儲能技術(shù)商業(yè)化，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟舉辦的“儲能國際峰會暨展覽會2018(ESIE2018)”于2018年4月2-4日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發(fā)表題為《固定氧化物燃料電池技術(shù)進展及應用》的演講，文字實錄如下：

氫能與燃料電池作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，這兩年發(fā)展的非?？?，受到了廣泛的關(guān)注，應該說每個月，或者說差不多每個月好幾次相關(guān)的活動，實際上真正行業(yè)的發(fā)展應該算是2018年正是在中國比較升溫。

今天我主要匯報的是固體氧化物燃料電池相關(guān)的技術(shù)和應用的情況，在所有的燃料電池當中會有多種多樣發(fā)展形勢。

國家整個能源行業(yè)發(fā)展背景下，需要發(fā)展新的能源技術(shù)，我們面臨著能源效率的問題，污染的問題，二氧化碳的問題，迫切需要發(fā)展新能源技術(shù)，這個時候氫能以及燃料電池作為一個新的能源領(lǐng)域冉冉升起。在看整個發(fā)展過程當中，在能源體系當中我們產(chǎn)生的發(fā)電技術(shù)更多是熱機的形式，通過燃料的燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，整個燃料電池的發(fā)展通過電化解基礎(chǔ)使的熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，這樣它的效率比較高，還有一系列環(huán)境保護的優(yōu)勢。

到底燃料電池怎么實現(xiàn)更好效率發(fā)展的？傳統(tǒng)來說包括氫燃料和其他的化學燃料，是空氣中的燃起直接發(fā)生燃燒反映產(chǎn)生熱，現(xiàn)在燃料電池可以用空氣中的氧離子反應過程，空氣中有很多氧氣，通過燃料電池的過程，這是通過氧離子的傳導使得它從空氣一側(cè)傳到燃料這一側(cè)，可以氧化所有種類的燃料，可以是純氫氣可以是碳氫燃料，非常具有優(yōu)勢，可以更好的效率，更高的環(huán)境保護性。但是，也會有更高的技術(shù)難度。

在所有種類的燃料電池當中，現(xiàn)在談的比較多的是氫燃料電池，它純氫氣做燃料，現(xiàn)在也是上汽車或者剛剛講的加氫站，除了氫燃料電池還有氧燃料電池，燃料電池作為電化學學科類重要的分支，所有都是已于它傳導離子不同來分類，比如說用磷酸鹽做電解質(zhì)，還有二氧化碳碳酸根的，目前主要由五大類燃料電池?？凑麄€表的情況，橫坐標是發(fā)電的規(guī)模，縱坐標是效率，底本上來說燃料電池可以使用的效率比內(nèi)燃機要高，一定是可以實現(xiàn)的效率。多種燃料電池當中今天要講的固體氧化物燃料電池可以實現(xiàn)最高的能源效率，它的原理一定也是最具有挑戰(zhàn)性，最具有難度的過程。

從燃料到燃料電池左側(cè)和右側(cè)可以看到，左側(cè)是燃料的來源，希望做成氫能的戰(zhàn)略體系，氫可以由更多的來源，更多的化石來源的時候可以是固體液體。經(jīng)過中間一系列技工處理的步驟最后供給燃料電池應用，如果走了6步得到純氫氣就可以提供氫燃料電池來工作。一氧化碳含量更高一點的時候，做到百分量級的時候可以供磷酸鹽來工作，總之，它是平衡的。

當這邊做的工作多的時候，這邊的燃料電池的技術(shù)可以相對簡單一點，工作的溫度也低一點，當這邊做的少一些的時候，這邊就要在高溫下來工作，有碳氫燃料來工作的時候，這邊的技術(shù)要求更高的。所有的燃料電池都具有很好的環(huán)保優(yōu)勢，不但是其他的氮氧化物的排放問題，它的成本優(yōu)勢，一個新行業(yè)往往不太具有行業(yè)優(yōu)勢，假設(shè)我們以后做成了固體氧化物燃料電池發(fā)電，就是國家能源級產(chǎn)業(yè)講到的煤氣電有兩套系統(tǒng)，一個是常壓的，一個是加壓的，這是美國人做的數(shù)據(jù)，美國能源部提供的數(shù)據(jù)，投資成本和發(fā)電成本都會低，一心代發(fā)展的能源技術(shù)當中，能夠比火力成本發(fā)電率低的就是固體燃料電池，現(xiàn)在所有的應用都在世界內(nèi)被推動，我們分為便攜式、分布式熱點聯(lián)供、高性能動力電源和大型發(fā)電站，世界上所有的應用都在應用。

日本熱電聯(lián)供技術(shù)，日本有一個CHP公司，最新的數(shù)據(jù)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(fā)展成本下降數(shù)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(guī)模范圍20千瓦、50千瓦到幾百千瓦都是有的，可以是一個小區(qū)，可以是一個商場。當然這個尤其適合中國發(fā)展的分布式熱點聯(lián)供要解決天氣問題，大家很榮幸的在這個這起來源到北京，感觸了氣侯變化跳躍性，一周換了四季，在北京也不容易。

大型化的全世界字的最好的是三菱重工，2009年推出的SOFC—MGT系統(tǒng)，2012年推行。在固體氧化物燃料電池行業(yè)當中最有代表性的就是Bloom這家企業(yè)，尤其是蘋果的系統(tǒng)，整個獨立電網(wǎng)用電，這是一個非常有代表性的。這家公司已經(jīng)做了非常多的客戶，2001年成立的，2009年第二間公司在紐約，第三家和軟銀合作在日本動靜來建的，很有可能很多同仁都希望他到重要來，這家網(wǎng)站大家可以去看，做的非常好。尤其在規(guī)模一些大的企業(yè)都是用了它的系統(tǒng)。

再講講車，特斯拉的電動車最好大家是知道的400公里的續(xù)航里程，2014年豐田未來這款車也是大家追逐的，2016年日產(chǎn)推了一款車500瓦的固體燃料電池加了24瓦的儲能電池，續(xù)航里程是600公里，去年七八月份這款車在巴西完成了一年的路面測試，日產(chǎn)現(xiàn)在預計是2020年商業(yè)化這款車。這是國際上發(fā)展的情況，剛才說因為2016年氫能燃料電池行業(yè)在中國開始了比較快速升溫的發(fā)展，前面同志也列出了發(fā)展的狀況，2016年國家電網(wǎng)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(xù)出臺了一系列政策，在國家戰(zhàn)略政策上整個行業(yè)被列為引領(lǐng)行業(yè)變革的肩負性技術(shù)。2016年出臺了中國制造2025和國家能源行動計劃，要想做一個事情市場推動是一方面，國家政策的引領(lǐng)，所有企業(yè)都跟著國家指揮棒來走的。氫能燃料電池作為一個單獨的項目，包括氫的制備存儲加氫站整個發(fā)展情況，燃料電池的情況，氫燃料電池和固定氧化物燃料電池，在燃料電池當中一個做車，一個做電站都給出了具體的。氫燃料電池已經(jīng)做了很多，固體氧化物要求做到4萬小時的壽命，要做相關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)都有具體的一些規(guī)劃，包括一些路線圖，其實這個路線圖在中國還有點欠缺，還要大家共同努力，我們政策來了，從人才、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)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(xiàn)在是最熱的領(lǐng)域，很多做氫能或者做燃料電池都是盯著這個來的，這個2017年初工部出了燃料電池車補貼一系列相關(guān)的工作，包括加氫站都有明確的政策可以繼續(xù)來做。國內(nèi)外發(fā)展的情況，它的發(fā)展情況和發(fā)展目標，這些都是屬于自己關(guān)心的，自己會做的更詳細。

固體氧化物燃料電池還是屬于所有燃料電池當中最難的一個技術(shù)，我們從2012年到2017年剛剛完成國家973項目這樣一個成果，氫燃料電池這幾個領(lǐng)域陸陸續(xù)續(xù)有國家氫能源燃料項目，固定氧化電池涉及到方面，從材料到電池的過程，到整個電池的設(shè)計，整個集成過程當中科學規(guī)律和最后的系統(tǒng)集成。成果也是多方面的，因為國家973項目要頂天立地，頂天到有前沿成果，立地要有技術(shù)和系統(tǒng)，從理論體系上構(gòu)建一套體系，在電極反映過程中做的是直接使用碳氫燃料，還要有技術(shù)的發(fā)展，做出真正實實在在用的電池，最后總結(jié)規(guī)律融合所有的做成一個示范系統(tǒng)的過程，這個行業(yè)相當于需要走的路還有更長。

我是把整個行業(yè)發(fā)展的技術(shù)分成了四段，產(chǎn)權(quán)產(chǎn)業(yè)鏈，首先是材料體系，我們的電解質(zhì)材料、陰極材料、陽極材料都要做，如果未來燃料電池成為一個大的行業(yè)，你可能會做一個陽極或者陰極來供應這個事情。有了這些材料以后做成一起燒成一個電池，所有的材料都是氧化物，更通俗一點就是陶瓷。陰極陽極裝在一起通常是說三重結(jié)構(gòu)，有了這個電池以后就叫元件，通?？梢园l(fā)出1伏左右的電，但是要想實現(xiàn)這個功能需要集成到一起，這個時候有縫接材料，因為要在七八百度下來工作，直接工作于甲烷劑，對所有材料要求也是高的，管理過程要求也是高的，熱平衡系統(tǒng)要求也是高的，做成了這樣一個模塊再集成發(fā)電系統(tǒng)，他是模塊化的結(jié)構(gòu)還是整體這樣一個設(shè)計的狀態(tài)。目前在中國能做到的就是幾千瓦的設(shè)計系統(tǒng)，未來可以做更多的工作。

大家都覺得這東西很神秘，就是一些復雜材料，搞這個領(lǐng)域的可以繼續(xù)去做。以后行業(yè)發(fā)展來說，所有這些都是商業(yè)機會，需要全產(chǎn)業(yè)鏈進行布局，不同優(yōu)勢和技術(shù)的行業(yè)進入這個行業(yè)共同推動這個行業(yè)發(fā)展。

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(xiàn)在行業(yè)沒有標準。973項目過程當中人家不能說都是自己說的，要到第三方測試，這是丹麥做的一系列的測試，這是它的密封件等一系列工作，評價還是非常高的。有了這個之后開始做集成，做了小的堆以后也沒有人做測試，我們當時973一部分工作在德國做的測試，給的一系列評價。下面就要做出一個示范系統(tǒng)，就是要把所有的科學規(guī)律的一些認識做成一個示范系統(tǒng)。它會直接來的是碳氫燃料，可以用甲烷，它的熱平衡活動管理系統(tǒng)更復雜一點。過去幾年當中做了一系列的示范和一系列單位合作，一起在全國推了幾個示范，也是完成973項目推動全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的發(fā)展，希望在工作中以這個為基礎(chǔ)具體推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(yè)的公司，從材料到集成都給出來了，我叫它完成全產(chǎn)業(yè)鏈的工作，但還有很長的路要走。

最后，我們要有一個自己的學術(shù)領(lǐng)域，2016年我們推動成立了燃料電池專業(yè)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(yè)發(fā)展非?？?，或需要繼續(xù)來做。2017年推動成立了能源行業(yè)高溫燃料電池標準委員會，接下來我們要推動標準的建設(shè)工作和檢測中心，也歡迎大家方方面面一起來推動整個行業(yè)的發(fā)展。