松山湖研发"神奇电池"，令传统能源更清洁高效

面对如何提高燃料利用效率

降低污染用量等重大问题

韩敏芳带领她的研发及产业化创新团队

发展碳基燃料先进高效利用和减排技术

于2015年在松山湖清华东莞创新中心

成立了燃料电池先进技术实验室

开展碳基固体氧化物燃料电池

研发及产业化项目

正加速将这一颠覆性创新技术

向产业化道路迈进

韩敏芳

清华东莞创新中心低碳能源环境技术研究中心主任，长江学者特聘教授，国家“973计划”项目首席科学家，能源行业高温燃料电池标准化技术委员会主任，中国能源研究会燃料电池专委会副主任兼秘书长，中国硅酸盐学会固态离子学分会副理事长，固体氧化物燃料电池领域的开拓者。

SOFC是“吃粗粮的大力士”

韩敏芳研发的燃料电池是一种高效发电装置，将燃料的化学能直接转换为电能，能量转换是通过电极上的电化学反应来进行的。在各种燃料电池中，固体氧化物燃料电池（SOFC）可以直接使用各种含碳燃料，很容易与现有能源资源系统兼容，一次发电效率高达50%-60%。SOFC采用全固态结构，长期稳定性好，不使用贵金属催化剂，成本低廉，而且安静、可靠，对电力的质量有良好的保证。

气态的天然气、煤相关的气化煤气、焦炉煤气和煤层气等，液态的汽油、特种柴油和醇类等，固态的焦炭和煤等，这些燃料都以含碳化合物为主要成分，称为碳基燃料。碳基燃料SOFC是实现化石燃料高效转化和洁净利用的有效途径。

与燃煤发电技术相比，利用SOFC进行能量转换没有燃烧和机械过程，从而极大地提高了能量转化效率，避免了CO2以及粉尘等污染物的产生，SOFC极大降低了化石燃料在热点转换中的能量损失和对生态环境的破坏，具有更高的效率和耕地的污染，且SOFC一次发电效率高，与汽轮机热点联动后，能量转化效率高达80%以上。

SOFC的广泛应用

SOFC是21世纪最有应用前景的绿色发电系统，可以满足不同规模、不同层次的电力需求，尤其适用于分布式发电系统，还可以用作便携式电源和辅助动力装置（AuxiliaryPowerUnit，APU），以及火车、轮船和特种上的动力系统。因此SOFC是高效洁净利用碳基燃料的良好解决方案。

同时它还具有燃料多样、安装地点灵活、建设周期短、适用范围广、全网安全性高的特点，由中国工程院主持出版的《中国战略性新兴产业发展报告2014》中SOFC技术已经独立成篇，中国能源发展战略的组成部分。

据估计，仅就SOFC作为机动车辆辅助电源这一项应用而言，每年可节约4.2亿吨柴油，并减少CO2排放量460万吨。如果SOFC能作为家用汽车的辅助电源进入千家万户，那么，市场之大、覆盖面之广，将会大幅度地降低SOFC的成本和改善尾气导致的空气污染。

加速实现SOFC产业化

SOFC作为未来发电的战略高技术，世界各国都非常重视。2012-2016年间，国家重大部署陆续出台相关方案，均对固体氧化物燃料电池发电系统提出了规划目标。从技术进展的世界趋势上看，SOFC处于从科研界向产业界的转化阶段，从示范运行向商业运行的发展阶段。

韩敏芳已经在松山湖对1kW的SOFC发电系统进行了示范运行，为了在电池性能、成本、可靠性等方面进一步改进，满足产业化应用的要求，仍然需要对碳基燃料SOFC相关的基础科学问题、技术工程问题进行系统、深入的研究，以进一步提高其稳定性、降低成本。

韩敏芳针对国家在能源结构调整、化石燃料高效洁净利用等方面的重大需求，开发高效率、低成本的碳基燃料SOFC发电模块，实现批量化生产，建立相关技术及理论体系，最终形成自主知识产权，突破发达国家对中国的技术与产品封锁，引领行业发展。

项目以已开发成功的千瓦级SOFC发电模块为基础，构建SOFC发电系统的高端制造平台，通过各种不同形式的示范工程为切入口，与各类重点能源企业和其他用户构建合作，利用东莞的世界制造中心优势，促进SOFC发电系统的产业化发展，并带动东莞地区的机械五金加工产业、逆变器制造产业、配套的电子电气控制系统产业发展。

预计到2020年，基于碳基固体氧化物燃料电池及其元件，会使东莞在SOFC领域跃入国内领先、国际先进地位，十年内在东莞及广东形成SOFC的相关产业聚集，规模将超过1000亿元。