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多家企业布局固体氧化物燃料电池 商业化是势在必行

钜大LARGE  |  点击量:1615次  |  2018年08月27日  

8月20日,博世与英国锡里斯电力公司(CeresPower)签署了合作许可协议,双方将共同研发下一代固体氧化物燃料电池(SOFC)技术。此外,双方还签署了股份购买协议,博世计划770万英镑收购锡里斯电力公司4%的股权。


无独有偶,潍柴动力也曾在5月16日宣布,投资4000余万英镑认购CeresPower新发行的部分股份,认购完成后持股比例达到20%,并携手CeresPower在中国潍坊成立合资公司,在固体氧化物燃料电池领域展开全面合作。


据了解,CeresPower是低成本固体氧化物燃料电池开发商。其战略是通过与合作伙伴大规模生产电池将其技术商业化,并将该技术用于电网发电和分布式发电,目的是将固体氧化物燃料电池用于城市、工厂和数据中心,以及为电动汽车充电点供应电力。


固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。


从国内外企业频繁与CeresPower的合作来看,未来固体氧化物燃料电池商业化是势在必行。


固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池区别


质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用固体聚合物作为电解质,含有铂或者铂合金催化剂的多孔碳作为电极,采用氢气作为燃料,因此又被称为氢燃料电池。质子交换膜燃料电池主要应用在交通运输和一些固定式的应用,是目前燃料电池汽车动力的主流技术路线。但由于铂贵金属催化剂用量大和质子交换膜成本高,导致生产成本居高不下,地位受到固体氧化物燃料电池的挑战。


而固体氧化物燃料电池属于新一代燃料电池技术,使用固态离子导体作为电解质,拥有约60%的转化效率,可以使用多种燃料,例如天然气、沼气、煤气、甲烷等,对燃料的适应性强;可用于固定电站、家庭电源、船舶动力、汽车动力、空间宇航和其他许多领域。因采用全固态电池结构,避免了使用液态电解质带来的腐蚀和电解液流失,抗硫性强,是未来比较有前景的一种技术路线。


国外燃料电池技术路线


随着氢燃料汽车推广,燃料电池的发展势头日益增强。因质子交换膜燃料电池生产成本太高,国外的公司及研究机构更倾向于开展固体氧化物燃料电池电站的设计及试验。美国、英国为首,对该领域持续投入了巨额资金,培育了如BloomEnergy、CeresPower等众多开发固态氧化物燃料电池的企业。


2月,BloomEnergy分公司宣布与韩国韩东南电力公司(“KOEN”)签订了在盆唐发电厂8350千瓦机组中安装BloomEnergy清洁电力系统的合同。该项目使用固体氧化物燃料电池技术发电,来满足各种需要电力不间断供应位置的电力需求,如数据中心、制造业务、通信和高能耗设施。这是韩国首个工业和商业固体氧化物燃料电池(SOFC)安装案例。


8月,CeresPower先是与日产(Nissan)合作开发一种紧凑型高功率密度的固体氧化物燃料电池,用于扩展轻型电动商用车的行驶范围。这个项目涉及到商用车辆,这是运输系统中去碳化最具挑战性的方面之一,并对其他汽车领域运用该技术具有示范意义,响应了英国政府要求大幅减少二氧化碳排放的“零污染之路”(RoadtoZero)战略,获得英国政府800万英镑资助。


与此同时,CeresPower又与博世在固体氧化物燃料电池领域建立合作关系,一起研发下一代固体氧化物燃料电池(SOFC)技术。新技术致力于为城市以及工业区建立小型发电站,其电站目标是一个固体氧化物燃料电池模块能产生10千瓦(kW)电力,在电力需求量大的情况下,任何输出功率的电池模块都可互相连接。


从此可以看出,今年国外政府和企业都在大力投入固体氧化物燃料电池技术。


国内发展滞后正努力追赶


固体氧化物燃料电池技术对煤炭工业和能源工业的环境友好化进程十分重要,因此世界上发达国家普遍把它作为一种战略储备技术。清华大学韩敏芳教授表示,与国外相比,我国固体氧化物燃料电池产业的发展远远滞后,国家的投入力度也远远不及国外。


但今年一些大型企业开始布局固体氧化物燃料电池,开启了“破冰”探索。


5月16日,潍柴动力宣布4000万英镑收购英国CeresPower20%股权,进军固体氧化物燃料电池市场。双方将联合开发以CNG为燃料的30kWSteelCell?燃料电池,用于电动客车增程系统,预计2019年上半年完成验证。


同时,潍柴动力携手CeresPower在中国潍坊成立合资公司,推动实现固体氧化物燃料电池技术在中国市场的商业化。CeresPower将在中国市场独家授权合资公司使用SteelCell?技术,产销燃料电池系统、电堆和电池片,应用于客车、卡车和特定发电市场。


8月2日,晋煤集团煤化工研究院对外宣布,他们建设的全国首个以煤为原料的15kW固体氧化物燃料电池(SOFC)项目在晋煤集团天溪煤制油分公司燃料电池实验室打通全流程,实现了煤经气化再通过固体氧化物燃料电池发电的工程示范。这是国内投运的首个煤基固体氧化物燃料电池示范工程。项目最终目标是建立一个以煤为原料的SOFC整体示范工程。


综合来看,中国目前对固体氧化物燃料电池的研究开发业已取得了很大的进展,但仍存在许多实际应用和基础研究上的问题未得到妥善解决,远达不到商业化的要求。


面对技术落后,除了指望国家加大投入力度外,相关企业自身也应该有所作为,除了埋头攻关难点外,或许还可以向潍柴动力学一招——入股外资,引进先进技术,慢慢在固体氧化物燃料电池领域实现从追赶到反超国外的质变。

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