鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年10月11日
固體氧化物燃料動力電池(SOFC)研究取得突破性進展
近日,我國科學院上海硅酸鹽研究所自主研發的1kW固體氧化物燃料動力鋰電池(SOFC)系統成功發電。
作為燃料動力鋰電池中的一個重要類型,SOFC能量轉化效率最高(直接發電效率可達55%,熱電聯產時能量利用率約75%)。此外,由于它是全固態結構,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濟的煤氣、天然氣、生物質氣等作為燃料,便于推廣應用。SOFC技術的開發、利用,不但可以優化我國的能源結構,降低傳統火力發電所帶來的環境污染,還將帶動和促進相關高新技術產業(特別是稀土材料高附加值產品)的發展,對我國經濟發展和建設具有重要意義。
鑒于SOFC的重要性,科技部和我國科學院自“九.五”計劃開始就對該技術進行了支持,且支持力度不斷新增,上海硅酸鹽研究所是重點資助對象之一。在研究所“一三五”規劃中,SOFC也成為重點培育的五個方向之一。經過堅持不懈的努力,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問題,含碳燃料發電時的碳沉積問題,以及系統部件的匹配問題等,終于在國內率先成功實現了1kW的SOFC系統發電。
該系統不依靠外部電源加熱,而是依靠電堆尾氣中的燃料燃燒供應熱量來保持工作溫度;它不要使用昂貴的氫氣,而是使用簡單易得的天然氣經水蒸汽重整后發電。該系統的設計功率為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,發電效率~35%;在發電的同時供應熱水,總能利用效率~65%。和國外同類產品相比,雖然效率還有待提高,衰減還比較快,熱循環次數還有一定差距,但該系統的成功運行標志著我國SOFC技術進入了系統開發與優化階段。后續工作一方面要實現電解質粉體和相關材料的國產化,實現單電池和電堆部件生產的批量化,同時還要深入研究電堆的衰減機理,不斷降低衰減率,延長系統壽命。科研人員將進一步完成并優化5kW的SOFC獨立發電系統,為未來開發分布式的SOFC系統產品而努力。
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