超高温固体氧化物燃料电池的研制现状和展望

超高温固体氧化物燃料电池的研制现状和展
望
超高温固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、低污染的能量转化技术，它采用固体氧化物电解质和金属电极间的化学反应来产生电能。

与传统燃料电池相比，SOFC具有更高的能量转换效率、更低的温室气体排放和更长的使用寿命。

SOFC有望在多个领域内发挥作用，如发电、交通、制氢等。

本文将探讨SOFC的研制现状和展望。

一、SOFC的研制现状
目前，SOFC的研发已取得了重要进展，各国的学术研究机构和工业界机构均在加大对SOFC研究的投入。

世界上主要的SOFC 生产厂商有GE、Westinghouse、Siemens、三菱日联和FuelCell Energy等。

这些公司研发、制造和销售大型化SOFC系统，例如GE公司的450千瓦SOFC系统，用于发电站和工业领域。

此外，还有不少研究机构和小型企业专注于SOFC系统的小型化、低成本化和高效率化等方面的研究，以满足多种用途的需求。

在研究方面，SOFC技术涉及固体材料学、电化学、热学等多个学科领域，受到各国政府和科研机构的大力支持。

世界上很多知名的高等院校和科研单位，如麻省理工学院、国家能源技术实验室、日本燃料电池发展中心、德国联邦能源研究中心等，都在SOFC技术的研究方面发挥了重要作用。

二、SOFC的研发难点
SOFC技术的研发和商业化进展面临以下主要难题：
（一）高运行温度
SOFC电解质和电极的化学反应需要在高温（约600~1000℃）下进行，这使SOFC系统的部件承受高温腐蚀、热膨胀等问题，易导致材料失效和结构性能不稳定。

（二）材料选择
SOFC的电解质和电极必须选择合适的材料，以满足高温、高性能等要求。

目前硅酸盐材料、钇稳定的氧化锆等是常用的电解
质材料，钠钙玻璃和多晶钼等是常用的阳极材料。

然而，这些材料的成本高、材料性能不稳定等影响因素限制着SOFC技术的进一步发展。

（三）系统复杂性和可靠性
SOFC系统具有复杂性、高集成度和多元化的组成部分，使得SOFC的组装、调试和运行难度加大。

同时，SOFC系统的运行寿命和稳定性等问题也是研究的重要难点。

三、SOFC的发展展望
尽管SOFC技术面临着诸多挑战，但是随着世界能源稀缺问题的逐渐浮出水面，SOFC市场空间将越来越大。

未来，SOFC技术将迎来以下发展趋势：
（一）SOFC系统军民两用，被广泛应用于国防和民用领域。

（二）SOFC系统逐渐实现小型化、移动化和低成本化，更广泛地应用于交通、航空和家庭等领域。

（三）SOFC系统的集成度和模块化程度不断提高，减少系统
复杂性和凸显运行稳定性。

（四）SOFC技术与其他能源技术，如太阳能、风能等，进行
协同发展，形成综合性能更佳的多能源系统。

（五）SOFC技术不断创新，向三代SOFC技术，如固/固界面
工程、双氧体氧化物燃料电池等方向发展，以满足更高、更安全、更持续的能源需求。

总之，SOFC技术正逐渐成为现代能源领域的重要发展方向。

未来，SOFC技术的创新和应用将带来更多的发展机会和巨大的市场潜力。