文/何長榮

作為一種高溫燃料電池——固體氧化物燃料電池（sofc）通過對化石燃料的簡單重整后，便可以獲得電能，一直備受業界與學界的關注。

特別是采用天然氣，完全可以實現在現有的能源基礎設施進行高效發電，其純電效率可以達到60%，熱電聯供效率可以達到90%以上，幾乎是所有發電設備中效率最高的能量轉換系統，因此被認為是21世紀最有潛力的能量轉換系統。

sofc的工作原理是在陽極側持續地通入燃料氣（如氫氣），并通過陽極的多孔結構擴散到陽極與電解質的界面。而在陰極側持續地通入氧氣或空氣，由于陰極本身的催化作用，使得o2得到電子變為o2-，在化學勢的作用下，o2-進入固體氧離子導體電解質，由于濃度梯度引起擴散，最終到達固體電解質與陽極的界面，與燃料氣體發生反應，失去的電子通過外電路回到陰極。

最經濟可行的選擇

相關數據統計顯示，在我國能源結構中，天然氣發電的比例僅為3.3％，而在發達國家這一比重則高達26％，美國甚至高達30％。

特別是近年來，隨著國內煤炭的大量使用，環境壓力不斷增加，霧霾問題日益突顯，節能減排的任務迫使中國的能源結構必須從煤炭逐步轉向天然氣和可再生能源。

但遺憾的是，可再生能源在國內的能源結構中所占比例一直較低，再加上風能和太陽能的間隙式發電方式等因素影響。天然氣作為基礎電力的能源將大幅度提高，而sofc被國際公認為是最經濟和最可行的選擇。

放眼全球，目前開展sofc研發的商業公司主要集中在美國、歐洲、日本等國，其研發中心已經從原料與單電池轉移到了電池堆和系統集成。

2010年，美國的bloomenergy（be）宣布推出商業化產品100kw系統；2013年，日本京瓷以陽極支撐扁管式電池及電池堆為核心技術，聯合開發的700w家用系統推向市場。

而反觀國內，sofc產業還處于比較滯后的階段，只能提供一些初級產品或測試設備，電池堆和系統尚未形成產業。

單電池是基礎核心

近日，從中科院寧波材料研究所sofc項目傳來好消息，其產業鏈研發已從最基本發電單元電池，發展到發電心臟電堆，最終涵蓋到整個發電系統。而單電池作為sofc系統中最基礎、最核心的元部件，其性能、穩定性、產能將直接影響電堆、系統的研發與集成。

值得欣慰的是，目前寧波材料所已擁有一條年產5萬片的單電池生產線，通過了質量管理體系gb/t19001-2008/iso9001:2008標準，同時掌握了月產9萬～20萬片的產能提升的整套技術。

近年來，該所特別注重對電池配方和生產工藝的優化，開發了asc系列高強度超薄型sofc單電池制備技術。單電池厚度僅為450μm左右，抗彎強度達到250mpa，單電池合格率達到了90%以上。并且，單電池成本大幅度降低。同時還開發了esc系列單電池的整套制備技術，單電池厚度200～250μm，性能在830℃，高于0.5w/cm2。