面對如何提高燃料利用效率

降低污染用量等重大問題

韓敏芳帶領她的研發及產業化創新團隊

發展碳基燃料先進高效利用和減排技術

于2015年在松山湖清華東莞創新中心

成立了燃料電池先進技術實驗室

開展碳基固體氧化物燃料電池

研發及產業化項目

正加速將這一顛覆性創新技術

向產業化道路邁進

韓敏芳

清華東莞創新中心低碳能源環境技術研究中心主任，長江學者特聘教授，國家“973計劃”項目首席科學家，能源行業高溫燃料電池標準化技術委員會主任，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離子學分會副理事長，固體氧化物燃料電池領域的開拓者。

SOFC是“吃粗糧的大力士”

韓敏芳研發的燃料電池是一種高效發電裝置，將燃料的化學能直接轉換為電能，能量轉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，很容易與現有能源資源系統兼容，一次發電效率高達50%-60%。SOFC采用全固態結構，長期穩定性好，不使用貴金屬催化劑，成本低廉，而且安靜、可靠，對電力的質量有良好的保證。

氣態的天然氣、煤相關的氣化煤氣、焦爐煤氣和煤層氣等，液態的汽油、特種柴油和醇類等，固態的焦炭和煤等，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是實現化石燃料高效轉化和潔凈利用的有效途徑。

與燃煤發電技術相比，利用SOFC進行能量轉換沒有燃燒和機械過程，從而極大地提高了能量轉化效率，避免了CO2以及粉塵等污染物的產生，SOFC極大降低了化石燃料在熱點轉換中的能量損失和對生態環境的破壞，具有更高的效率和耕地的污染，且SOFC一次發電效率高，與汽輪機熱點聯動后，能量轉化效率高達80%以上。

SOFC的廣泛應用

SOFC是21世紀最有應用前景的綠色發電系統，可以滿足不同規模、不同層次的電力需求，尤其適用于分布式發電系統，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。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、建設周期短、適用范圍廣、全網安全性高的特點，由中國工程院主持出版的《中國戰略性新興產業發展報告2014》中SOFC技術已經獨立成篇，中國能源發展戰略的組成部分。

據估計，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SOFC產業化

SOFC作為未來發電的戰略高技術，世界各國都非常重視。2012-2016年間，國家重大部署陸續出臺相關方案，均對固體氧化物燃料電池發電系統提出了規劃目標。從技術進展的世界趨勢上看，SOFC處于從科研界向產業界的轉化階段，從示范運行向商業運行的發展階段。

韓敏芳已經在松山湖對1kW的SOFC發電系統進行了示范運行，為了在電池性能、成本、可靠性等方面進一步改進，滿足產業化應用的要求，仍然需要對碳基燃料SOFC相關的基礎科學問題、技術工程問題進行系統、深入的研究，以進一步提高其穩定性、降低成本。

韓敏芳針對國家在能源結構調整、化石燃料高效潔凈利用等方面的重大需求，開發高效率、低成本的碳基燃料SOFC發電模塊，實現批量化生產，建立相關技術及理論體系，最終形成自主知識產權，突破發達國家對中國的技術與產品封鎖，引領行業發展。

項目以已開發成功的千瓦級SOFC發電模塊為基礎，構建SOFC發電系統的高端制造平臺，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和其他用戶構建合作，利用東莞的世界制造中心優勢，促進SOFC發電系統的產業化發展，并帶動東莞地區的機械五金加工產業、逆變器制造產業、配套的電子電氣控制系統產業發展。

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領域躍入國內領先、國際先進地位，十年內在東莞及廣東形成SOFC的相關產業聚集，規模將超過1000億元。