成果信息
本項(xiàng)目開(kāi)展了SOFC關(guān)鍵材料、單電池、電堆設(shè)計(jì)與組裝、系統(tǒng)集成等多方面的研究,取得了豐碩的成果。已獲批和申請(qǐng)了發(fā)明專利技術(shù)13項(xiàng)(美國(guó)專利5項(xiàng)),發(fā)表了SOFC相關(guān)學(xué)術(shù)論文50余篇,主要研究成果如下: (1)研發(fā)了高性能的SOFC電解質(zhì)和陰極材料,具有特種復(fù)合陰極的小面積單電池,750oC的最高功率密度達(dá)到1.42 W/cm2; (2)制備了尺寸分別為100×100 mm2,150×150 mm2的單電池。單電池測(cè)試功率密度為770 mW/cm2(電流密度1A/cm2),單電池綜合性能指標(biāo)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平同步,居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位; (3)研發(fā)了高可靠性的陶瓷基高溫密封材料,經(jīng)過(guò)上百次的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn),陶瓷基密封材料仍能保證SOFC密封和機(jī)械性能的要求; (4)開(kāi)發(fā)了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型、廉價(jià)SOFC金屬連結(jié)體合金。這些合金在熱膨脹性、機(jī)械性能、高溫抗氧化性和導(dǎo)電性等方面完全滿足SOFC金屬連接體材料的應(yīng)用要求; (5)采用外流腔設(shè)計(jì),成功組裝了近千瓦的SOFC電堆,電堆功率密度為540 mW/cm2,發(fā)電效率(LHV)大于60%(工作電流30A); (6)構(gòu)建了完整的2.5 kW級(jí)SOFC系統(tǒng),包括燃燒室和熱交換等氣體預(yù)熱系統(tǒng)、氣體輸配系統(tǒng)、電堆壓緊裝置、尾氣處理系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)以及逆變系統(tǒng)等。 )
背景介紹
]固體氧化物燃料電池通過(guò)使用固體陶瓷作為電解質(zhì),經(jīng)燃料 (H2,CO) 和氧氣 ( 空氣 ) 在 600-1000℃高的溫度下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力。因此,燃料電池中的固體氧化物燃料電池具有最高的發(fā)電效率,因此有助于使用高溫廢氣的廢熱發(fā)電廠。 同時(shí),用于開(kāi)發(fā)固體氧化物燃料電池的核心技術(shù)是用于制造元件和電池組(stacks) 的工藝技術(shù),其中,元件是配置了包括能夠制造單元電池的電極和電解質(zhì),電池組在極端環(huán)境下具有耐久性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 目前,在具有多種形狀,例如,圓柱形、扁平形、碟形等等的固體氧化物燃料電池中,圓柱形固體氧化物燃料電池在耐久性、啟動(dòng)時(shí)間、抗熱沖擊性和氣密性等方面幾乎沒(méi)有負(fù)擔(dān)。 進(jìn)一步,圓柱形固體氧化物燃料電池的優(yōu)勢(shì)在于增加電池的尺寸和具有出色的機(jī)械強(qiáng)度,這些顯示了最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展水平。因此,圓柱形固體氧化物燃料電池被評(píng)價(jià)為最有可能接近商業(yè)化的技術(shù)。)
應(yīng)用前景
固體氧化物燃料電池(SOFC)是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將化石燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能發(fā)電裝置。這種轉(zhuǎn)換方式不包含燃燒過(guò)程和機(jī)械運(yùn)動(dòng),因此具有高效率、零污染、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn),是公認(rèn)的21世紀(jì)的高效綠色能源。與以燃燒為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)發(fā)電方式相比,SOFC技術(shù)極大地降低了化石燃料的能量損失和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。SOFC對(duì)燃料選擇非常靈活,可以使用天然氣、煤氣、柴油以及其它碳?xì)浠衔镒鳛槿剂蟻?lái)源。SOFC在固定電站、移動(dòng)電源、交通運(yùn)輸以及軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。)