负责人: 李成新

所在学院：材料学院

一、项目简介

韩国、日本、德国之后，中国有望将氢能提升为国家战略的高度，固体氧化物燃料电池（SOFC）是氢能发电的最高效利用方式，固体氧化物电解池（SOEC）是电解水制氢储能的高效电解方式。SOFC 不仅可以采用氢气发电，还可以采用甲醇或传统化石能源发电。基于天然气 SOFC 联合循环的发电效率超过 70%。未来 SOC 将会引领能源、化工与汽车领域的变革性发展。

基于中国“双碳”目标实现的挑战，SOFC 有望在分布式发电系统中得到广泛应用，并具有在汽车、船舶领域内替代质子膜燃料电池与锂电池作为主动力源的趋势。西安交大历经 20 余年的研究，掌握了从 SOFC 关键材料及电堆的核心制备技术，完成了实验室对单电池与 kW 级电堆的测试与评估。目前想转化的 SOFC 项目主要依托国家重点研发计划（2021YFB4001400）“管式固体氧化物燃料电池发电单元及电堆关键技术”。

二、产品性能优势

能源来源和存在形式变得更加广泛。SOFC 可以采用烷烃、生物质、醇类、氨等为原料，也可采用煤制气、煤层气、工业副产气等为原料，促使传统化石能源转化效率提升，降低二氧化碳排放；金属支撑 SOFC 的金属基体具有高的热导率和热冲击性能，提供了快速起停的可能性，将传统的陶瓷支撑型SOFC 的启动时间从几十小时缩短到数分钟，从而有望应用于车载电源，并在船舶、无人机等领域进行推广。

三、 市场前景及应用

金属支撑 SOFC 自密封结构可承受一定的非平衡压差，有望在大型发电领域应用，如煤气化与燃料电池技术的耦合（IGFC），整体发电效率有望突破57%，从而提升发电效率，降低煤炭使用，大幅消减碳排放。

金属支撑 SOFC 启停速度快，鲁棒性远高于传统结构 SOFC，使其在车辆及船舶动力或辅助电源领域的应用成为可能。

金属支撑 SOEC 与金属支撑 SOFC 优点类似，同样具有响应速度快、启停次数多、允许非平衡气压、鲁棒性好等特点，不但适用于波动的可再生能源电力，同时可与我国发达的工业装置深度耦合，即可再生能源电力通过电网输配、SOEC 工业园现场制氢、绿氢供工业生产消费、工业余热与 SOEC 耦合。