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固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术

  • 拟合作方式:技术许可、技术转让、产业化合作、联合开发
  • 地区: 上海
  • 行业:新能源
  • 技术阶段:已完成样机/样品
  • 技术来源:高校/院所技术成果
项目特色:

创新性地提出了高电导率MnCo2O4尖晶石材料的A、B位复合取代组成设计方法及纳米粉末的还原-氧化烧结技术,解决了电池堆中双极板抗氧化涂层的低成本制备与低温烧结等技术难题,成功应用于千瓦级电池堆,提高了电池堆输出功率的稳定性。

项目概要

  • 技术产品介绍


    固体氧化物燃料电池(SOFC)是清洁、高效的天然气分布式热电联供技术,也是解决我国日益突出的能源与环境问题的关键技术之一。本项目在863计划、中科院知识创新工程领域前沿项目、工信部稀土专项等项目支持下,针对SOFC在实际应用中急需突破的技术难题,开展了从关键材料、核心部件、电池堆到系统集成的全链条研究,取得了一系列发明创造和创新成果。
    在单电池方面,发展了国内独具特色的“流延-层压-共烧结-丝印”电池生产技术,开发出100mm×100mm、130mm×130mm和200mm×200mm等不同规格的阳极支撑型SOFC单体电池产品;在电池堆设计与集成方面,开发出具有完全自主知识产权的微晶玻璃密封材料与柔性密封件设计以及双极板抗氧化涂层的低温烧结技术,形成300瓦、1千瓦和2.5千瓦等不同规格的电池堆产品;在系统集成方面,攻克天然气重整器、燃烧器和换热器等高温部件与电池堆的集成技术,成功研制出5千瓦SOFC热电联供系统原型机,并实现现场独立自热的演示运行,系统输出功率4.76 kW,发电效率为36.5%,综合能量利用率达74.6%,承担的“十二五”863计划课题“5kW级中低温平板型SOFC独立发电系统集成技术”顺利通过科技部组织的技术验收,技术水平处于国内领先地位。

  • 应用场景


    本项目可应用于家庭热电联供、优质供电电源、楼宇电站和大型固定式电站等。
    此外,SOFC发电系统具有安静、耐用、可靠、不间断、不留下热痕迹等特点,完全满足军事用电的基本要求,可用于GFJG分布式电站、移动电站、军事通讯设施用电、装甲车辆辅助电源、舰船和水下潜航器电源、无人机电源、单兵电源等。

  • 技术优势


    1、发明了基于超薄多孔氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜的电解质表面粗糙度调控方法以及纳米阴极流延贴膜技术,解决了阳极支撑半电池高温烧结扭曲变形和电解质穿孔以及阴极结构纳米化等关键技术难题,成功应用于200mm×200mm大面积电池的批量生产,提高了电池生产合格率、放电性能及冷热循环稳定性。
    2、发明了基于调控热膨胀系数、耐水性以及金属界面润湿性能的SiO2-CaO-B2O3-Al2O3微晶玻璃材料组成设计新方法以及柔性玻璃密封件制备技术,开发出SOFC专用玻璃陶瓷密封材料,解决了电池堆组件热膨胀系数匹配问题,在国内率先实现了电池堆的多次冷热循环运行,并取得了低于2%/1000小时(累计运行3140小时)的电池堆输出衰减率。

  • 市场前景


    SOFC是实现煤炭、石油、天然气等化石能源高效、清洁利用的重要分布式热电联供技术,在楼宇电站,医院、宾馆、机场热电联供,大型数据中心电源,通讯基站电源,家庭热电联供等方面具有应用前景。到2020年,全球对分布电站的需求可达75GW,假设每千瓦的价格为400美元,其市场价值可达300亿美元,其中我国对分布式电站的需求大约为25GW(价值100亿美元)。现阶段,我国分布式能源仍以天然气分布式能源为主,国内已建和在建天然气分布式能源项目装机总容量约540万千瓦。

  • 加分项


    本项目申请国家发明专利51件(已授权17件),申请实用新型专利4件。

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