前言:10月13日,美国SOFC龙头Bloom Energy与Brookfield签署50亿美元合作协议,BE美股当日大涨26.5%。
一. SOFC概览
SOFC即固体氧化物燃料电池,通过电化学反应将燃料化学能转化为电能,同时产生高温余热。
1.1 优势
(1)低碳高效:发电效率50%-65%、热电联供效率85%-90%;无硫氧化物、氮氧化物排放。
(2)燃料灵活:支持氢气、天然气、沼气等多种燃料,无需贵金属催化剂。
1.2 结构
(1)阳极:燃料氧化场所,材料为NI/YSZ金属陶瓷。
(2)阴极:氧气还原场所,材料为钙钛矿型氧化物(如LSCF)。
(3)电解质:传导氧离子,材料为氧化钇稳定氧化锆(YSZ)。
(4)连接体:串联单电池形成电堆,分隔燃料与氧化剂,材料为铬基合金或陶瓷。
1.3 工作原理
(1)燃料在阳极被氧化释放电子、氧气在阴极接受电子生成氧离子。
(2)氧离子通过电解质迁移至阳极,与燃料反应生成水并释放电子,电子通过外电路形成电流。
1.4 应用领域
(1)分布式发电:为数据中心、工业园区提供电力。
(2)交通领域:重卡、船舶动力系统(替代柴油机)。
1.5 数据中心应用
(1)主供/备用电源:替代传统电网/柴油发电机组。
(2)余热回收:利用高温余热为数据中心供暖或制冷,降低PUE值。
二. SOFC分类
2.1 管式
(1)特点:电池呈管状排列、密封性能优异、稳定性高,但功率密度一般、制造成本高。
(2)应用:大型分布式电站;代表厂商西门子西屋。
2.2 平板式
(1)特点:电池呈平板状、功率密度高、成本低、体积小。
(2)应用:商业分布式发电(数据中心);代表厂商Bloom Energy。
三. 商业化进展
当前SOFC处于示范阶段,全球头部企业:Bloom Energy(美)、三菱重工(日)、斗山集团(韩)、Ceres Power(英)。
产业化难点:电池高温运行带来的技术挑战,如材料耐久性、密封和界面稳定性等。
三环集团:全球最大SOFC电解质隔膜供应商,供货Bloom Energy。
壹石通:具备电解质粉料、电池片、电堆的SOFC全产业链能力,目前拥有1MW产能。
佛然能源:SOFC系统已完成样机组装并调试,300kW示范项目在建。