由中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會（簡稱“氫能促進會”）聯(lián)合30余家氫能產業(yè)龍頭企業(yè)和科研院校共同編寫的《中國氫能技術發(fā)展研究報告2024》（簡稱《報告》）近日在京發(fā)布。

《報告》著眼于我國氫能全產業(yè)鏈技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關鍵環(huán)節(jié)，從技術發(fā)展現(xiàn)狀、不同技術路線對比、核心技術與關鍵裝備水平、國內外技術水平比較等方面進行了全面梳理，并立足全球氫能技術前沿發(fā)展方向與我國氫能產業(yè)發(fā)展實際需要，分析并提出了我國氫能全產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關鍵技術發(fā)展方向的科學建議。

《報告》提出，SOFC發(fā)電效率可達60%以上，熱電聯(lián)產綜合效率可達90%以上，是能源利用效率最高的燃料電池技術之一。目前我國已經初步掌握了從原材料生產、單電池批量生產制備、電堆組裝到SOFC系統(tǒng)設計開發(fā)的全流程技術，國內SOFC產業(yè)正處于工程示范向商業(yè)化應用的過渡階段。

根據《報告》，SOFC與SOEC的結構類似，其電池結構同樣分為管式和平板式兩種。管式SOFC電池堆單體自由度大，不易開裂，采用多孔陶瓷作為支撐體，結構堅固，且電池組裝相對簡單，易組成大功率的電池組。但管式SOFC的電解質較厚，導致其功率密度較低。平板式SOFC電池結構和制備工藝簡單，且通過使用電解質薄膜，可明顯降低電池的歐姆阻抗，提高電池的電化學性能。但平板式SOFC電池組件邊緣需要進行密封，因此其對雙極連接板材料和密封材料及工藝要求較高。

《報告》指出，電解質是SOFC的核心部件之一，將直接影響SOFC的系統(tǒng)效率。電解質按傳導類型可分為氧離子傳導型和質子傳導型兩種，氧離子傳導型SOFC的電解質材料通常為螢石結構和鈣鈦礦結構，其中氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）是目前應用最為廣泛的電解質材料。

質子傳導型則多使用摻雜鈰酸鋇和鋯酸鋇的材料，摻雜BaCeO3的材料具有極高的質子電導率，是目前研究最多的質子傳導型電解質材料，提高BaCeO3在酸性條件下的穩(wěn)定性是該路線的主要研究方向。

在電解質薄膜的制備工藝方面，降低電解質厚度是當前的主要攻關方向。在電極材料方面，Ni基金屬陶瓷和鈣鈦礦型材料是SOFC陽極材料主要研究方向，其中Ni基金屬陶瓷材料具有導電率高、催化性能好、化學穩(wěn)定性高以及成本低等優(yōu)勢，是目前SOFC陽極材料的普遍選擇。

鈣鈦礦型材料是當前SOFC陰極材料的主要研究方向，其中LSM是較為常用的陰極材料，同時，LSM在1000℃下與YSZ有較好的相容性，因此常與YSZ混合使用。

《報告》提出，連接體是決定SOFC體積功率密度的核心結構，連接體材料除了需要具備較好的耐高溫老化性和化學穩(wěn)定性，還需具備較好的電子導電率。連接體按材料類型可分為金屬連接體和陶瓷連接體。陶瓷材料高溫下的穩(wěn)定性相對較好，因此是目前主要的連接體材料，多采用LaCrO3和SrTiO3等鈣鈦礦材料。

《報告》顯示，我國已經實現(xiàn)了SOFC技術的工程化突破，完成了系統(tǒng)功率達120kW的SOFC產品開發(fā)，其凈發(fā)電效率超過60%，熱電聯(lián)產效率達到92.55%，整體達到國際先進水平。