美國能源部資助3400萬美小型固體氧化物燃料電池發電系統研發

體氧化物燃料電池發電系統研發

原創 CASEnergy 先進能源科技戰略情報研究中心

近日，美國能源部（DOE）宣布資助3400萬美元用於支持「小型固體氧化物燃料電池（SOFC）系統和混合電解槽技術」主題的新研發項目，旨在將國家實驗室、學術機構和私營企業研究力量進行有機整合，聯合攻關開發先進高效低成本的電解槽技術和SOFC，進一步改善小規模SOFC發電系統技術發電效率和成本效益，使其達到商業化應用水平，加快該技術在全美的部署和規模化應用。本次資助將聚焦三大技術主題，包括：（1）小型分布式SOFC發電系統；（2）用於生產氫氣和電力的混合系統開發和驗證；（3）用作SOFC燃料的煤制合成氣淨化技術開發。具體內容如下：

1、小型分布式SOFC發電系統

推進模塊化SOFC系統的標準制定，並為實現降低SOFC系統成本的長期目標提供明確的途徑，在此基礎上為數據中心和其他關鍵電力用戶提供彈性的模塊化燃料電池；針對數據中心和商業建築，設計和建造一個容量20 kW的SOFC發電原型系統，並開展現場的性能驗證工作，評估發電系統的性能和經濟性，以進一步提升系統性能降低成本，使其在無補貼的情況下具備良好的經濟競爭力，實現1000美元/千瓦成本目標；針對分布式發電，使用先進的低溫、高功率SOFC以及高性能的電廠平衡組件建造5-25 kW的SOFC發電原型系統。

2、用於生產氫氣和電力的混合系統開發和驗證

開發並示範一個容量為2-5 kW固體氧化物電解池（SOEC）（是反向運行的固體氧化物燃料電池，能夠電解水生產氫氣），並利用新技術進一步提升SOEC的性能、壽命和經濟性，以加速實現該技術的商業化應用；開發一個集成了SOFC和SOEC兩種工作模式的混合系統原型，使得系統同時具備發電和產氫功能，並開展相關現場測試，評估技術經濟性，通過新材料、新架構研發設計持續優化系統成本，使其走向商業化；優化改進可逆固體氧化物燃料電池（RSOFC）系統單元組件性能（如密封件、塗層等）和熱管理系統，以提升其性能和延長壽命；依託新技術開發高性能低成本的RSOFC系統，將該技術的制氫成本減少30%至2美元/千克。

3、用作SOFC燃料的煤制合成氣淨化處理技術開發

系統研究分析煤制合成氣中的汙染物對整體煤氣化固體氧化物燃料電池（IGSOFC）發電系統性能的影響；利用現有設備和/或重新設計一套新的煤制合成氣清潔系統；將清潔系統集成到IGSOFC發電系統開展現場測試，確保使合成氣中的汙染物含量降低到SOFC系統降解速率可以接受的水平，同時又不能過高地提升系統成本，使其具備良好的技術經濟性。