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SOFC
在燃料電池種類如此繁多的今天，如何分辨效率更高、應(yīng)用領(lǐng)域更合適的燃料電池成了我們需要學(xué)會的第一步，那么，在這樣“紛繁復(fù)雜”的燃料電池市場中，到底什么是固體氧化物電池（SOFC）呢？根據(jù)搜集到的資料，小編今天就帶大家了解一下！
01
什么是固體氧化物燃料電池（SOFC）？
答：
燃料電池按電解質(zhì)的類型可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)五大類。目前市場出貨類型以質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池為主。
固體氧化物燃料電池，是一種采用電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的裝置，無卡諾循環(huán)，其效率遠(yuǎn)高于其他發(fā)電設(shè)備，主要產(chǎn)物是CO2和水。
02
固體氧化物燃料電池（SOFC）有什么樣的特點(diǎn)呢？
答：
SOFC具備發(fā)電效率高（自身發(fā)電效率接近60%，與熱氣輪機(jī)聯(lián)用效率可達(dá)80%以上）、熱電聯(lián)供效率高（余熱溫度高400°C-600°C、熱電聯(lián)供效率90%以上）、節(jié)約水資源（傳統(tǒng)發(fā)電用水量的2%）、綠色環(huán)保、易于模塊化組裝、燃料選用范圍廣（可使用天然氣、煤制氣、生物質(zhì)氣、甲醇等），且不需要貴金屬催化劑，適應(yīng)性強(qiáng)，是一種具有很高應(yīng)用前景的燃料電池。
目前，廣泛使用的SOFC單元的組件設(shè)計形式大體分為兩類，即管式設(shè)計和平板式設(shè)計. 管式設(shè)計由于其良好的密封性能而具有良好的長期穩(wěn)定性，而平板式設(shè)計由于短的電流路徑而具有高的功率密度，這兩種設(shè)計方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此可根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇SOFC的設(shè)計類型。
03
我國固體氧化物燃料電池（SOFC）產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況？
從上世紀(jì)末開始，我國就已經(jīng)開始了對SOFC的研究和探索。經(jīng)過多年的攻克，對SOFC技術(shù)的研究已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)水平。隨著技術(shù)理論的成熟，企業(yè)也開始著眼于SOFC產(chǎn)業(yè)中。
潮州三環(huán)(集團(tuán))股份有限公司是較為突出的一家，該公司是我國電子陶瓷領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，從 2004 年開始開展 SOFC 相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和量產(chǎn)工作，目前，已經(jīng)成為全球最大的 SOFC電解質(zhì)隔膜供應(yīng)商和歐洲市場上最大的 SOFC 單電池供應(yīng)商，該公司自 2015 年開始開展 SOFC 電堆核心部件的開發(fā)和生產(chǎn)工作，目前，電堆發(fā)電效率達(dá) 68%以上，預(yù)計壽命可達(dá)到 5 年，具有良好的可靠性。
此外，濰柴動力股份有限公司也在積極布局燃料電池的業(yè)務(wù)，2018 年成為英國 Ceres Power 的第一大股東，進(jìn)入 SOFC 領(lǐng)域。徐州華清京昆能源有限公司、寧波索福人能源技術(shù)有公司也在積極開展 SOFC 的產(chǎn)業(yè)化工作。即便如此，國內(nèi) SOFC 產(chǎn)業(yè)與美國、日本和歐洲的先進(jìn)水平相比，還有較大的差距，主要體現(xiàn)在以下方面：
(1) 尚未出現(xiàn)商業(yè)化的 SOFC 系統(tǒng)。我國的SOFC 系統(tǒng)開發(fā)，都還是停留在實(shí)驗室和樣機(jī) 階段，沒有商業(yè)化的 SOFC 引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)的參與度較低；
(2) SOFC 產(chǎn)業(yè)鏈還不完整。SOFC 工作溫度高，所用的換熱器、燃燒器、預(yù)重整器、水蒸氣發(fā)生器、電源、電控系統(tǒng)都是高度定制化的產(chǎn)品，目前，國內(nèi)還沒有專業(yè)廠家供應(yīng)相關(guān)的核心零 部件；
(3) 參與的企業(yè)較少，技術(shù)力量不強(qiáng)。國內(nèi)參與 SOFC 的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)不多，除了潮州三環(huán)(集團(tuán))股份有限公司、濰柴動力股份有限公司經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，其他參與的公司規(guī)模較小，而日本、歐洲參與該技術(shù)開發(fā)都是大型的知名企業(yè)。
04
我國固體氧化物燃料電池（SOFC）的發(fā)展前景？
自“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)被提出以來，我國加快能源轉(zhuǎn)型的腳步，對資源的利用和消耗上也多方發(fā)力，全面考慮。不再依賴化石能源，轉(zhuǎn)戰(zhàn)清潔能源。SOFC 具有非常廣闊的應(yīng)用市場前景，包括以下方面：
(1) 分布式能源：SOFC 在發(fā)電效率上具有很大的優(yōu)勢，并且無噪音、無排放，安裝地點(diǎn)靈活，可在小區(qū)內(nèi)、建筑物里、樓頂?shù)葏^(qū)域安裝。SOFC 分布式能源的普及，也有利于國家能源戰(zhàn)略安全。
(2) 充電站：目前，隨著電動車的普及，充電站的電源需求對電網(wǎng)造成很大的沖擊，并且面臨的壓力越來越大，SOFC 可以為充電樁的電源供給提供有力的支撐和補(bǔ)充。
(3) 輪船、海島及邊遠(yuǎn)地區(qū)：現(xiàn)有柴油發(fā)電機(jī)的領(lǐng)域，都可以采用綠色、無污染、無噪音的SOFC，其發(fā)電成本比柴油內(nèi)燃機(jī)更加經(jīng)濟(jì)；2020年 5 月，廣東省開展了內(nèi)河流域船舶 LNG 動力改造的計劃，將采用 LNG 大幅度降低內(nèi)河船的 SOx、NOx 的排放。在替代柴油機(jī)的領(lǐng)域，SOFC 有較大的優(yōu)勢。
(4) 數(shù)據(jù)中心：供電集中，可以采用以 SOFC為核心的冷熱電三聯(lián)供，能源的綜合利用效率可以超過 85%。SOFC 的推廣，對于改善我國的能源結(jié)構(gòu)風(fēng)險、降低環(huán)境污染，具有非常顯著的促進(jìn)作用。
（部分內(nèi)容摘自《固體氧化物燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望》陳爍爍）
在燃料電池種類如此繁多的今天，如何分辨效率更高、應(yīng)用領(lǐng)域更合適的燃料電池成了我們需要學(xué)會的第一步，那么，在這樣“紛繁復(fù)雜”的燃料電池市場中，到底什么是固體氧化物電池（SOFC）呢？根據(jù)搜集到的資料，小編今天就帶大家了解一下！
01
什么是固體氧化物燃料電池（SOFC）？
答：
燃料電池按電解質(zhì)的類型可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)五大類。目前市場出貨類型以質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池為主。
固體氧化物燃料電池，是一種采用電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的裝置，無卡諾循環(huán)，其效率遠(yuǎn)高于其他發(fā)電設(shè)備，主要產(chǎn)物是CO2和水。
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固體氧化物燃料電池（SOFC）有什么樣的特點(diǎn)呢？
答：
SOFC具備發(fā)電效率高（自身發(fā)電效率接近60%，與熱氣輪機(jī)聯(lián)用效率可達(dá)80%以上）、熱電聯(lián)供效率高（余熱溫度高400°C-600°C、熱電聯(lián)供效率90%以上）、節(jié)約水資源（傳統(tǒng)發(fā)電用水量的2%）、綠色環(huán)保、易于模塊化組裝、燃料選用范圍廣（可使用天然氣、煤制氣、生物質(zhì)氣、甲醇等），且不需要貴金屬催化劑，適應(yīng)性強(qiáng)，是一種具有很高應(yīng)用前景的燃料電池。
目前，廣泛使用的SOFC單元的組件設(shè)計形式大體分為兩類，即管式設(shè)計和平板式設(shè)計. 管式設(shè)計由于其良好的密封性能而具有良好的長期穩(wěn)定性，而平板式設(shè)計由于短的電流路徑而具有高的功率密度，這兩種設(shè)計方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此可根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇SOFC的設(shè)計類型。
03
我國固體氧化物燃料電池（SOFC）產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況？
從上世紀(jì)末開始，我國就已經(jīng)開始了對SOFC的研究和探索。經(jīng)過多年的攻克，對SOFC技術(shù)的研究已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)水平。隨著技術(shù)理論的成熟，企業(yè)也開始著眼于SOFC產(chǎn)業(yè)中。
潮州三環(huán)(集團(tuán))股份有限公司是較為突出的一家，該公司是我國電子陶瓷領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，從 2004 年開始開展 SOFC 相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和量產(chǎn)工作，目前，已經(jīng)成為全球最大的 SOFC電解質(zhì)隔膜供應(yīng)商和歐洲市場上最大的 SOFC 單電池供應(yīng)商，該公司自 2015 年開始開展 SOFC 電堆核心部件的開發(fā)和生產(chǎn)工作，目前，電堆發(fā)電效率達(dá) 68%以上，預(yù)計壽命可達(dá)到 5 年，具有良好的可靠性。
此外，濰柴動力股份有限公司也在積極布局燃料電池的業(yè)務(wù)，2018 年成為英國 Ceres Power 的第一大股東，進(jìn)入 SOFC 領(lǐng)域。徐州華清京昆能源有限公司、寧波索福人能源技術(shù)有公司也在積極開展 SOFC 的產(chǎn)業(yè)化工作。即便如此，國內(nèi) SOFC 產(chǎn)業(yè)與美國、日本和歐洲的先進(jìn)水平相比，還有較大的差距，主要體現(xiàn)在以下方面：
(1) 尚未出現(xiàn)商業(yè)化的 SOFC 系統(tǒng)。我國的SOFC 系統(tǒng)開發(fā)，都還是停留在實(shí)驗室和樣機(jī) 階段，沒有商業(yè)化的 SOFC 引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)的參與度較低；
(2) SOFC 產(chǎn)業(yè)鏈還不完整。SOFC 工作溫度高，所用的換熱器、燃燒器、預(yù)重整器、水蒸氣發(fā)生器、電源、電控系統(tǒng)都是高度定制化的產(chǎn)品，目前，國內(nèi)還沒有專業(yè)廠家供應(yīng)相關(guān)的核心零 部件；
(3) 參與的企業(yè)較少，技術(shù)力量不強(qiáng)。國內(nèi)參與 SOFC 的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)不多，除了潮州三環(huán)(集團(tuán))股份有限公司、濰柴動力股份有限公司經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，其他參與的公司規(guī)模較小，而日本、歐洲參與該技術(shù)開發(fā)都是大型的知名企業(yè)。
04
我國固體氧化物燃料電池（SOFC）的發(fā)展前景？
自“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)被提出以來，我國加快能源轉(zhuǎn)型的腳步，對資源的利用和消耗上也多方發(fā)力，全面考慮。不再依賴化石能源，轉(zhuǎn)戰(zhàn)清潔能源。SOFC 具有非常廣闊的應(yīng)用市場前景，包括以下方面：
(1) 分布式能源：SOFC 在發(fā)電效率上具有很大的優(yōu)勢，并且無噪音、無排放，安裝地點(diǎn)靈活，可在小區(qū)內(nèi)、建筑物里、樓頂?shù)葏^(qū)域安裝。SOFC 分布式能源的普及，也有利于國家能源戰(zhàn)略安全。
(2) 充電站：目前，隨著電動車的普及，充電站的電源需求對電網(wǎng)造成很大的沖擊，并且面臨的壓力越來越大，SOFC 可以為充電樁的電源供給提供有力的支撐和補(bǔ)充。
(3) 輪船、海島及邊遠(yuǎn)地區(qū)：現(xiàn)有柴油發(fā)電機(jī)的領(lǐng)域，都可以采用綠色、無污染、無噪音的SOFC，其發(fā)電成本比柴油內(nèi)燃機(jī)更加經(jīng)濟(jì)；2020年 5 月，廣東省開展了內(nèi)河流域船舶 LNG 動力改造的計劃，將采用 LNG 大幅度降低內(nèi)河船的 SOx、NOx 的排放。在替代柴油機(jī)的領(lǐng)域，SOFC 有較大的優(yōu)勢。
(4) 數(shù)據(jù)中心：供電集中，可以采用以 SOFC為核心的冷熱電三聯(lián)供，能源的綜合利用效率可以超過 85%。SOFC 的推廣，對于改善我國的能源結(jié)構(gòu)風(fēng)險、降低環(huán)境污染，具有非常顯著的促進(jìn)作用。
（部分內(nèi)容摘自《固體氧化物燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望》陳爍爍）
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