4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月26日上午的“氫能與燃料電池“專場，中廣核研究院有限公司氫能與儲能主管工程師劉世學(xué)在會上分享了主題報告《日本高溫燃料電池研發(fā)進展與中廣核研究院氫能》，以下為演講實錄：

劉世學(xué)：非常高興今天能來這兒講一下高溫燃料電池的進展。

先說一下燃料電池的應(yīng)用。大家知道，有低溫和高溫的燃料電池。這是在日本的資源能源廳規(guī)劃中，燃料電池可以用在家用以及車用領(lǐng)域?，F(xiàn)在是低溫燃料電池，主要是質(zhì)子交換膜燃料電池，應(yīng)用在車用領(lǐng)域，其實是各種燃料電池本身的優(yōu)勢、劣勢決定的。用在車上要求能量密度比較高。低溫燃料電池它的運行溫度比較低，它的熱不需要回收得特別高，就有比較高的能量利用效率。如果是高溫的燃料電池，它的尾氣溫度可能超過六百度。如果這個熱能不利用好，整體的效率就降下來了。不可能在車上背著一個大的儲熱罐在跑，所以高溫燃料電池必須用在固定式的領(lǐng)域，這是它的限制。用在分布式發(fā)電或者大型電站上，高溫燃料電池的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。燃料電池后面增加一個燃氣輪機，再加上部分熱回收，這樣的方式用在電站上就會體現(xiàn)出它的優(yōu)勢。

高溫燃料電池，因為主要是我比較擅長的領(lǐng)域，我主要講這一塊的發(fā)展。除了固體氧化物燃料電池，還有程總接下來會講到的熔融碳酸鹽這樣的技術(shù)，它用在大型電站上是非常符合的應(yīng)用場景。說到固體氧化物燃料電池的好處，它可以用的燃料比較多一點。甚至用生物制氣提純，把它做一下重整，就可以直接用在高溫的固體氧化物燃料電池里面去。在日本，想象的應(yīng)用場景包括便攜式電源，家用的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，汽車的增程器，還有分布式電站。右上角這個圖上，可以看到SOFC的發(fā)電效率可以達到50%以上。如果是跟熱聯(lián)合利用，有更高的能量利用率。在日本，為什么氫能成為能源規(guī)劃當(dāng)中很重要的一個選項。因為日本幾乎所有能源都是進口的，進口天然氣，進口其他的能源原料，那進口氫對它來說也是一種很好的選擇。進口氫氣很大的好處就是將來如果考慮碳排放的問題。如果進口氫氣，你在國內(nèi)用氫氣就沒有碳排放問題。這也是一個選擇的理由。

關(guān)于氫氣的來源，左邊可以有各種氫氣來源。它可以通過管線運輸。如果從國外進口，現(xiàn)在已經(jīng)很成熟的運輸船，完全可以用液化氫的方式把它運到國內(nèi)，然后用在各種應(yīng)用領(lǐng)域。這一頁想說明的是日本SOFC研發(fā)的模式。他們企業(yè)跟研究所都能共同參與的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研發(fā)結(jié)構(gòu)。左邊這個是NEDO支持的項目，類似于國內(nèi)的863項目。通過這種項目把研發(fā)的企業(yè)跟大學(xué)、研究所整合到一起，來進行一個聯(lián)合研發(fā)。還有右邊這種JST的CREST項目，類似我們的973項目，主要做一些基礎(chǔ)類的科研。還有一種支持，就是地域的支持。例如北九州市，他們把氫能利用作為城市的名片來推動，例如推動加氫站的建設(shè)。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點擊詳情

單電池以及電池堆的開發(fā)當(dāng)中，我列了一些目前來說比較有名的研發(fā)機構(gòu)。像電中研的管式結(jié)構(gòu)，TOTO的小型圓筒形電池。京瓷做的是扁管型的燃料電池，類似前面介紹的寧波所正在研發(fā)的電池結(jié)構(gòu)。京瓷的固體氧化物燃料電池是商用化做得最好的。在大學(xué)里面，他們可以做各種學(xué)術(shù)方面的研究，來給企業(yè)做咨詢。在這樣一個項目里面，大學(xué)就可以為企業(yè)解決他們遇到的難題。這是上面提到NEDO項目進展，2017年在美國開SOFC年會的時候，他們匯報的一個結(jié)果。對各個公司做的燃料電池，在他們項目里面做了統(tǒng)一的測試、評價。可以看到，這個圖其實從左到右基本上是按照性能由好到壞排列的。底色偏藍色一點的就是衰減率比較低的。產(chǎn)中研的電池堆可以做到超過兩萬個小時的測試，并且它的衰減率只有0.1%每千小時。前面我們介紹過產(chǎn)中研用的是管狀的結(jié)構(gòu)。這種管狀的結(jié)構(gòu)，本身密封就比較容易做到長壽命設(shè)計。京瓷的扁管狀的，類似這種結(jié)構(gòu)，都比較容易做到長壽命。平板狀的結(jié)構(gòu)相對來說它的密封比較困難，連接板跟電池片之間的密封材料，在長時間的運行下密封效果減弱，就會影響壽命。

下面我們看一下各個公司的產(chǎn)品。這是愛信精機做的家庭用的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備。前面講過SOFC有一個優(yōu)點，它工作六七百攝氏度，它的尾氣中熱能比較多。這時候熱能必須要利用上。這種家庭聯(lián)產(chǎn)式的，純發(fā)電效率達到52%。這已經(jīng)算是比較高的發(fā)電效率了。同時又能夠回收它的熱。整體能達到87%。這樣一個設(shè)備，它的能量利用率能達到這么高，是非常驚人的。愛信精機這個設(shè)備里面用的電池堆是京瓷的電池堆。熱電聯(lián)產(chǎn)裝置有PEFC類型和SOFC類型。這里大概統(tǒng)計到2016年的銷售和價格情況。往下這條線說的是售價是線性遞減的。2019年他們設(shè)定的目標(biāo)就是------功率大概一千瓦的家庭用熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，SOFC類型的大概做到六萬元。在日本，他們的家庭用戶可能能夠承受得起這樣的一個價格。中國消費者來說的話，一般居民的平均消費水平大概是日本的三分之一。要想在中國賣出這樣的設(shè)備，價格還得控制在兩萬元之內(nèi)。

接下來這個是三浦工業(yè)做的4.2千瓦的一個設(shè)備，同樣需要發(fā)電跟熱的綜合利用。下面這個三菱日立電力系統(tǒng)公司做的一個發(fā)電設(shè)備，功率在200千瓦以上。它前面是一個SOFC發(fā)電設(shè)備，后面是燃氣渦輪發(fā)電設(shè)備，整體可以作為一個小型電站來使用。2013年示范的時候，它已經(jīng)可以達到50%的發(fā)電效率。這個圖顯示的是2013年在豐田的工廠里面建設(shè)了一個發(fā)電系統(tǒng)。大概2015年在九州大學(xué)校區(qū)里面建了下面這個綜合發(fā)電系統(tǒng)。綜合發(fā)電效率大概是55%，如果后面還有一個熱回收利用，整體效率可以達到65%。這個是富士電機設(shè)計的發(fā)電設(shè)備，在日本SOFC年會上顯示的。這是日立造船2018年開始在大阪一個公園里面試運行的SOFC的系統(tǒng)。最后這個是電裝公司（DENSO）正在開發(fā)的一個設(shè)備，他們現(xiàn)在拿到了一個NEDO的支持項目，想給垃圾回收廠使用，利用垃圾燃料重整后來發(fā)電。下面這個是產(chǎn)綜研研發(fā)的一款小型便攜式的發(fā)電設(shè)備。中溫的質(zhì)子導(dǎo)電固體氧化物燃料電池，現(xiàn)在有松下電氣在做。

接下來我講一下中廣核研究院在氫能方面做的一些事情。我們有一個深圳市氫能安全工程技術(shù)研究中心。在氫能利用的時候，安全性問題是很多人一直擔(dān)心的問題。我們以保障氫氣安全和支撐氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展為出發(fā)點，建立這樣一個研究中心。希望能夠做一些設(shè)備的安全性能的檢測實驗，促進安全評價標(biāo)準(zhǔn)以及鑒定體系的建立。我們秉持中廣核在核電安全方面的理念，將其用于氫能安全的防護與保障?；谖覀兤髽I(yè)已有研究基礎(chǔ)，下一步氫安全研究方向主要在氣體泄漏擴散、射流、儲罐安全測試等方面。在固體氧化物燃料電池方面，我們希望以市場為導(dǎo)向，結(jié)合自身的系統(tǒng)集成方面的優(yōu)勢，聚焦發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)。非常歡迎跟國內(nèi)的高校、科研院所合作來推動氫能安全研究以及固體氧化物燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。謝謝！