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测试参与-形成SOFC单电池和电堆工程化技术

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從上世紀90年代開始,我國一些高校、科研院所就參与到SOFC技術的研發中,積累了大量的科研成果。且隨着技術成熟度逐步提高,越來越多的國內企業也參与進來。

「這是我市首個國家重點研發計劃項目,也是推進我市產業結構轉型升級的一個重要工程。」廣東省潮州市委常委、常務副市長張傳勝表示,這是三環的又一重大創新舉措,也是潮州科技發展的一大亮點。

開發燃料電池,「燃燒」了15個年華

「SOFC的發展離不開相關配套產業,包括化工、熱工與電氣等領域的共同參与。」他指出,到目前為止,國內尚未有企業大手筆投入到SOFC系統整合和產業化工作;高校院所擁有技術,但沒有工程化和產業化的能力。

國內起步不晚,卻難以商業化「SOFC電轉化效率高達65%以上,而傳統火力發電平均僅約30%;且燃料來源廣泛、綠色環保,被公認為是下一代清潔能源的首選。」研究院副院長陳爍爍介紹說,「SOFC可在數據中心、醫院、機場等分佈式能源領域應用,未來在綠色電網還能起到穩定風能、太陽能(000591,股吧)帶來的電網波動的互補作用。」

本報記者葉青固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種效率高、燃料範圍廣的電化學發電技術,目前處於商業化初期。

發達國家普遍把SOFC作為一種戰略儲備技術。燃料電池產業作為我國戰略性新興產業之一,在這場全球化的SOFC技術賽跑中,我國起步並不晚。

吸引更多主體,整合資源謀發展儘管SOFC技術已在國外市場推出並實現產業化,但我國由於缺少政策扶持、產業鏈尚未整合等原因,SOFC推廣應用還有待進一步開發。

憑藉過硬的技術積淀,研究院研發出的電解質隔膜片電導率和材料密度,均接近理論值。

隨之而來的還有單電池開發。「單電池性能決定整個產品性能。為了測試穩定性,一個測試至少要5000小時,測試任務太多,相關的老化測試設備擺滿了一間400平方米的大屋子。」陳爍爍打趣道,「這些單電池燒的不只是天然氣,還『燃燒』了15個團隊的年華。」

可是,由於研發難度高,投入大,該技術遲遲難以商業化。「SOFC發展需要解決性能、壽命、成本和可靠性的核心關鍵問題。」陳爍爍說。作為一家專註先進材料研發和生產的企業,三環從2004年就開始着手SOFC相關技術的研發、量產工作。但研發之路並不平坦。

得益於此,三環組建了研究院和技術委員會。研究院在SOFC技術研發中起到關鍵作用。

「固體氧化物隔膜片現已大量出口,因為技術牢牢掌握在自己手裡。」陳爍爍不無自豪,目前,三環已成為全球最大的SOFC電解質隔膜供應商、歐洲市場上最大的SOFC單電池供應商。

從原材料到製作工藝的每一個步驟,研究人員反覆測試,最終「拿下」所有技術難題。

近幾年,廣東更加註重科技創新支撐高質量發展,通過培育壯大高新技術企業、科技型中小企業等各類創新主體,大力支持企業建設研發機構,鍛造廣東創新創業的筋骨。

「固體氧化物燃料電池電堆工程化開發」項目啟動,讓陳爍爍大受鼓舞。「該項目的目標是解決SOFC單電池和電堆的一致性和壽命等技術難題,形成SOFC單電池和電堆工程化技術,實現批量生產。」他希望,在此項目帶動下,能吸引到更多的市場主體,參与SOFC系統集成開發,補齊我國產業鏈的空缺,共同推動SOFC的發展。

歷經15年潛心研發,潮州三環(集團)股份有限公司(以下簡稱三環)研究院突破了SOFC關鍵核心技術,關鍵部件的年出口額已超2億元。不久前,由其牽頭承擔的國家重點研發計劃「固體氧化物燃料電池電堆工程化開發」項目正式啟動實施。

「名片大小的電池片堆在一起,形成電堆。這是燃料電池最為核心的部分。」陳爍爍說,到2016年,研究人員已開發出1.5千瓦標準電堆,可通過簡單串並聯方式,組裝成更大功率的電堆或模組。電堆發電效率68%以上,預計壽命可達到5年。

在陳爍爍看來,國內SOFC技術開發的起步不算晚,但產業上明顯落後於世界先進水平,歸根到底是沒把資源整合好。

「首先要解決的技術是隔膜片。」陳爍爍介紹,燃料電池工作時,高溫之下,燃氣只要跟空氣一接觸就會劇烈燃燒而燒毀。「關鍵需要一層電解質隔膜片將正負極分開,阻擋燃料與空氣的直接接觸,又能導電。如果隔膜片做得厚,內電阻高,則無法通過大電流;做得薄,又容易漏氣。隔膜片的質量影響整個系統的可靠性。」

今日关键词:新疆6.4级地震