鉅大LARGE | 點擊量：744次 | 2018年11月21日
松山湖研發(fā)“神奇電池”，令傳統(tǒng)能源更清潔高效
面對如何提高燃料利用效率
降低污染用量等重大問題
韓敏芳帶領(lǐng)她的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新團隊
發(fā)展碳基燃料先進高效利用和減排技術(shù)
于2015年在松山湖清華東莞創(chuàng)新中心
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
成立了燃料電池先進技術(shù)實驗室
開展碳基固體氧化物燃料電池
研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目
正加速將這一顛覆性創(chuàng)新技術(shù)
向產(chǎn)業(yè)化道路邁進
韓敏芳
清華東莞創(chuàng)新中心低碳能源環(huán)境技術(shù)研究中心主任，長江學者特聘教授，國家“973計劃”項目首席科學家，能源行業(yè)高溫燃料電池標準化技術(shù)委員會主任，中國能源研究會燃料電池專委會副主任兼秘書長，中國硅酸鹽學會固態(tài)離子學分會副理事長，固體氧化物燃料電池領(lǐng)域的開拓者。
SOFC是“吃粗糧的大力士”
韓敏芳研發(fā)的燃料電池是一種高效發(fā)電裝置，將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)換為電能，能量轉(zhuǎn)換是通過電極上的電化學反應來進行的。在各種燃料電池中，固體氧化物燃料電池（SOFC）可以直接使用各種含碳燃料，很容易與現(xiàn)有能源資源系統(tǒng)兼容，一次發(fā)電效率高達50%-60%。SOFC采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，長期穩(wěn)定性好，不使用貴金屬催化劑，成本低廉，而且安靜、可靠，對電力的質(zhì)量有良好的保證。
氣態(tài)的天然氣、煤相關(guān)的氣化煤氣、焦爐煤氣和煤層氣等，液態(tài)的汽油、特種柴油和醇類等，固態(tài)的焦炭和煤等，這些燃料都以含碳化合物為主要成分，稱為碳基燃料。碳基燃料SOFC是實現(xiàn)化石燃料高效轉(zhuǎn)化和潔凈利用的有效途徑。
與燃煤發(fā)電技術(shù)相比，利用SOFC進行能量轉(zhuǎn)換沒有燃燒和機械過程，從而極大地提高了能量轉(zhuǎn)化效率，避免了CO2以及粉塵等污染物的產(chǎn)生，SOFC極大降低了化石燃料在熱點轉(zhuǎn)換中的能量損失和對生態(tài)環(huán)境的破壞，具有更高的效率和耕地的污染，且SOFC一次發(fā)電效率高，與汽輪機熱點聯(lián)動后，能量轉(zhuǎn)化效率高達80%以上。
SOFC的廣泛應用
SOFC是21世紀最有應用前景的綠色發(fā)電系統(tǒng)，可以滿足不同規(guī)模、不同層次的電力需求，尤其適用于分布式發(fā)電系統(tǒng)，還可以用作便攜式電源和輔助動力裝置（AuxiliaryPowerUnit，APU），以及火車、輪船和特種上的動力系統(tǒng)。因此SOFC是高效潔凈利用碳基燃料的良好解決方案。
同時它還具有燃料多樣、安裝地點靈活、建設(shè)周期短、適用范圍廣、全網(wǎng)安全性高的特點，由中國工程院主持出版的《中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2014》中SOFC技術(shù)已經(jīng)獨立成篇，中國能源發(fā)展戰(zhàn)略的組成部分。
據(jù)估計，僅就SOFC作為機動車輛輔助電源這一項應用而言，每年可節(jié)約4.2億噸柴油，并減少CO2排放量460萬噸。如果SOFC能作為家用汽車的輔助電源進入千家萬戶，那么，市場之大、覆蓋面之廣，將會大幅度地降低SOFC的成本和改善尾氣導致的空氣污染。
加速實現(xiàn)SOFC產(chǎn)業(yè)化
SOFC作為未來發(fā)電的戰(zhàn)略高技術(shù)，世界各國都非常重視。2012-2016年間，國家重大部署陸續(xù)出臺相關(guān)方案，均對固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提出了規(guī)劃目標。從技術(shù)進展的世界趨勢上看，SOFC處于從科研界向產(chǎn)業(yè)界的轉(zhuǎn)化階段，從示范運行向商業(yè)運行的發(fā)展階段。
韓敏芳已經(jīng)在松山湖對1kW的SOFC發(fā)電系統(tǒng)進行了示范運行，為了在電池性能、成本、可靠性等方面進一步改進，滿足產(chǎn)業(yè)化應用的要求，仍然需要對碳基燃料SOFC相關(guān)的基礎(chǔ)科學問題、技術(shù)工程問題進行系統(tǒng)、深入的研究，以進一步提高其穩(wěn)定性、降低成本。
韓敏芳針對國家在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、化石燃料高效潔凈利用等方面的重大需求，開發(fā)高效率、低成本的碳基燃料SOFC發(fā)電模塊，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，建立相關(guān)技術(shù)及理論體系，最終形成自主知識產(chǎn)權(quán)，突破發(fā)達國家對中國的技術(shù)與產(chǎn)品封鎖，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
項目以已開發(fā)成功的千瓦級SOFC發(fā)電模塊為基礎(chǔ)，構(gòu)建SOFC發(fā)電系統(tǒng)的高端制造平臺，通過各種不同形式的示范工程為切入口，與各類重點能源企業(yè)和其他用戶構(gòu)建合作，利用東莞的世界制造中心優(yōu)勢，促進SOFC發(fā)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，并帶動東莞地區(qū)的機械五金加工產(chǎn)業(yè)、逆變器制造產(chǎn)業(yè)、配套的電子電氣控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
預計到2020年，基于碳基固體氧化物燃料電池及其元件，會使東莞在SOFC領(lǐng)域躍入國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進地位，十年內(nèi)在東莞及廣東形成SOFC的相關(guān)產(chǎn)業(yè)聚集，規(guī)模將超過1000億元。
