2023年国内固体氧化物燃料电池行业进展总结


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2024-02-06

该项目于2020年8月立项,计划到2022年底,在广东能源集团惠州天然气发电有限公司安装210kW(6套35kW)的SOFC系统进行现场示范运行。在不到2年的时间里,公司技术团队与广东能源集团紧密合作,项目推进顺利,目前共投运了3台具有自主知识产权的35kW SOFC设备,总装机功率达到了105kW。

1、潮州三环210KW SOFC系统验收


该项目于2020年8月立项,计划到2022年底,在广东能源集团惠州天然气发电有限公司安装210kW(6套35kW)的SOFC系统进行现场示范运行。在不到2年的时间里,公司技术团队与广东能源集团紧密合作,项目推进顺利,目前共投运了3台具有自主知识产权的35kW SOFC设备,总装机功率达到了105kW。 
在设备连续稳定运行时间超过1000小时之后,经国际权威第三方认证机构SGS现场检测,设备交流发电净效率高达64.1%,运行时间最长的机台已超过5000小时,热电联供效率高达91.2%,无NOx,SOx等尾气排放,主要性能指标达到国际先进水平。
2023年1月12日上午,广东省能源集团有限公司与潮州三环(集团)股份有限公司合作开展的“210kW高温燃料电池发电系统研发与应用示范项目”,在广东惠州天然气发电有限公司顺利通过验收。

2、潮州三环承担的百千瓦SOFC“十四五”国家重点研发计划
潮州三环牵头承担的“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“百千瓦级固体氧化物燃料电池热电联供系统应用关键技术”项目召开项目启动会暨实施方案论证会。
本项目由三环集团作为项目牵头单位,华南理工大学、广东省科学院新材料研究所、中科院宁波材料研究所、广东能源集团研究院、深圳三环电子有限公司、华中科技大学、西安交通大学、中国科学技术大学、中石油勘探院共10家单位联合承担。项目由电堆、多堆模组、热平衡系统、热电联供系统开发、 系统示范运行5个课题组成。
项目的实施,将进一步提升我国大功率SOFC热电联供系统技术自主创新能力,加速推进其产业化和商业化进程。

3、潍柴动力-120kW大功率金属支撑商业化SOFC
2023年2月18日,潍柴发布全球首款大功率金属支撑商业化SOFC(固体氧化物燃料电池)产品。该产品的热电联产效率高达92.55%,创下了大功率SOFC热电联产系统效率全球最高纪录。
该款SOFC产品系统功率达到120kW,支持模块化安装,可将功率扩展至兆瓦级,实现了重大技术突破:产品热电联产效率达到92.55%,在大功率SOFC系统中全球领先;全球率先使用先进的新一代金属支撑SOFC技术,相比于传统的电解质支撑和阳极支撑技术,具有运行温度低、抗热冲击能力强的突出优势,特别是实现了从高温800度到600度的技术难关突破,系统可启停次数是国际竞品的4倍以上,启动速度是国际竞品的3倍以上;产品通过国际权威检测机构TUV南德的欧盟CE认证。
潍柴SOFC产品已经在潍柴燃料电池产业园和潍坊市能源集团开展示范,累计运行超过30000小时,商业化运营实现了阶段性突破。潍柴SOFC产品高效供应电能、热能,大幅减少客户用能成本。潍坊市能源集团滨投分布式能源有限公司副总经理尹波表示:在实际使用中,潍柴SOFC产品运行稳定,净发电效率超过60%,一方天然气可以发6度电,并可根据峰谷电价进行调整、削峰填谷,具有良好的经济效益。

4、安徽壹石通材料投资建设1GWSOFC项目
2023年9月19日,壹石通公告,安徽壹石通材料科技股份有限公司(简称“壹石通”)拟由全资子公司安徽壹石通材料科学研究院有限公司(简称“壹石通研究院”)作为实施主体,预计总投资12.1亿元建设年产1GW固体氧化物能源系统项目。
根据公告,鉴于壹石通在固体氧化物电池系统(SOC,系固体氧化物燃料电池(SOFC)及其逆过程固体氧化物电解池(SOEC)的统称)相关领域的基础理论研究、人才队伍建设、研发平台体系搭建、关键原材料自主生产等方面已形成相关技术优势和工艺积累,部分在研子项目已进入中试阶段,固体氧化物单电池(SOC)生产的中试线建设进展较为顺利,现为进一步加快SOC项目的产业化进程,公司拟由全资子公司壹石通研究院作为实施主体,投资建设年产1GW固体氧化物能源系统项目。
固体氧化物能源系统建设项目选址合肥,项目占地面积约66314.50㎡、规划总建筑面积约158535.00㎡。预计本项目总投资约121064.00万元,建设周期3年。
项目建成达产后,将形成年产1GW固体氧化物能源系统的生产规模,包含固体氧化物燃料电池(SOEC)和固体氧化物电解池(SOEC)产品,实现壹石通SOC在研项目的产业化落地,并有助于公司持续推出高效率、低成本、长寿命的SOC产品,为下游行业提供切实有效的减碳、固碳技术工具和相关解决方案,助力实现真正的零碳循环,为国家实现“双碳”战略目标贡献壹石通力量,兼具良好的社会效益。
壹石通方面表示,基于在先进无机非金属材料和陶瓷材料领域长期积累的技术优势,并依托公司科学家团队深厚的基础理论研究成果,目前已掌握固体氧化物电池(SOC)电解质、阳极粉体、高性能阴极粉体的规模化和低成本制备能力,形成了燃料极活性粉体制备技术及应用该粉体制备高性能燃料极催化功能层的方法、高性能电解质制备技术及相关应用、空气极活性粉体的制备技术、SOFC平板单电池工程化制备技术和SOFC平板电池堆高温气密封接技术等关键技术。与此同时,公司在SOC领域的研发团队搭建工作也已基本完成,为项目产业化提供了人才保障。

5、华清能源-25kW固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统
2023年2月1日,中关村氢能产业联盟副理事长单位徐州华清京昆能源有限公司(以下简称“华清能源”)举行了国内首套商业化、全自主知识产权25kW固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统产品成功下线仪式。
25kW SOFC热电联供系统产品的顺利下线,标志着华清能源在固体氧化物燃料电池领域领先的自主化生产能力;也标志着华清能源开启我国自主知识产权SOFC热电联供系统在氢能市场商业化应用的新时代。


华清能源25kW SOFC热电联供系统即将交付天津临港投资控股有限公司,作为京津冀首套100kW SOFC能源微电网示范项目的一期工程,25kW SOFC热电联供系统已经整装待发。该项目是为了贯彻落实天津市及天津港保税区氢能发展规划,建设天津市氢能产业示范区,助力打造全国领先的氢能多元化产业创新应用新高地。
华清能源25kW SOFC热电联供系统可兼容氢气、天然气、工业副产氢气、甲醇等多种燃料。该套25kW热电联供系统产品,以利用工业副产氢进行发电供热为主要目的,构建工业园区绿色供能微网,满足工业园区能源供给侧改革需求,该产品电力转换效率高达52%,热电联供效率86%。此外,本系统还包含了一台1kW甲醇基燃料的SOFC发电机组,用于应急电源使用。产品同时可提供9-10吨/天的热水储备,热水输出温度不低于60度,可用于工业园区的热水供给或建筑供暖等。

6、中自科投资建设固态氧化物燃料电池片研发
2022年12月,中自科技(688737 )接受机构投资者调研时透露,公司固态氧化物燃料电池目前已经具备10cm*10cm的单电池制备技术,初始性能已经达到国内同类公司水平,正在开展进一步质量提升和放大技术开发;同时,公司已完成短堆实验,测试性能良好。在SOFC技术规划上,立足于阳极支撑技术,进一步拓展到金属支撑技术的开发中,最终实现产品能够应用于固定式和移动源等多种应用场景。
中自科技是一家专注于环保催化剂的研发、生产和销售的高新技术企业,是我国移动污染源(机动车、非道路机械、船舶等)尾气处理催化剂领域的少数主要国产厂商之一,同时积极推进其氢燃料电池电催化剂、固态氧化物燃料电池等新能源产品的研发及量产落地。公司于2020年开始投入了大量资金进行SOFC技术的研发。

7、氢邦科技成功研制5kW固体氧化物电池用于CO₂电解
2023年3月22日上午,氢邦科技与中国科学院宁波材料技术与工程研究所联合研制的5kW固体氧化物电池CO₂电解合成燃料综合系统产品在宁波保税区留创园下线。
据报道,该系统产品采用了先进的固体氧化物电解槽技术电解CO₂制取CO,实现CO₂再利用,经过半年试验和优化,系统电解合成产物达到设计要求并稳定运行。该固体氧化物电解槽由40片平管型结构电解池组成,750℃下电解堆功率在单体电池1.5V下达到了5kW,CO2转化率50%,系统综合效率70%左右。经过半年试制调试,系统电解合成产物达到设计要求并稳定运行。
浙江氢邦科技有限公司(简称“氢邦科技”)成立于2019年12月,是一家专注于SOFC电堆的研发及制造的新能源科技公司,由中国科学院宁波材料技术与工程研究所燃料电池技术团队孵化,在2020年获得中科创星与东睦股份的天使轮投资。
作为一家高温燃料电池电堆研发商,氢邦科技专注于SOFC电堆的研发及制造,基于新型平管型结构电池技术,解决SOFC系统商业化过程中性能衰减、工艺复杂、高温化学兼容性等问题,应用于固定领域的分布式发电,如天然气发电、与可再生能源联用的电解水制氢、新能源电动车和燃料电池车的“电氢双充”式综合能源补给。
2022年1月13日,氢邦科技SOEC千瓦级电解堆研发成功并顺利运行,该电解堆基于SOC的高效P2X技术,开发了使用CO2与H2O电解的高效率电解堆。该电解堆已经在某央企开展了现场实地示范运行,并初步验证了电解合成燃料的可行性。
10月12日,东睦股份在互动平台表示,其间接投资参股的氢邦科技目前已掌握SOFC连接板制备的核心技术,已出电堆样品并小批量生产。
氢邦科技方面曾表示,未来将实施阶梯化发展策略:
在2021年,推出了1KW和5KW电堆产品,完成电堆线中试;
2022-2023年,推出了10-25KW电堆产品,同时打造下游应用示范案例;
2025年,将建设10KW级的静态发电电堆模组,并实现全系列电堆产品量产出货,届时电堆年产能将突破10 MW。
8、新奥股份-开展30kWSOFC工程样机的开发
2022年8月,新奥股份(600803 )发布2022年半年度报告显示,新奥股份牵头负责的科技部国家重点研发计划《固体氧化物燃料(SOFC)电池热电联供关键技术研究》取得中期阶段性突破,完成了 8kWSOFC 原理样机的技术开发、建造和性能测试。测试结果显示,系统发电功率平均 8.89kW,发电效率达 62%,系统热电联供总效率达 90%,整体系统运行平稳,测试数据均优于科技部项目任务书要求指标,获得科技部及华中科技大学相关专家一致好评。
此次中期考核达标标志着新奥股份的 SOFC 发电系统研发已打通整体工艺流程。该系统充分验证了整套工艺流程、重要设计参数和模组性能,为 SOFC 产品化积累了重要经验,为后续开发中大型 SOFC 发电系统奠定了良好基础。
2023年3月公司开展了30kWSOFC工程样机的开发,并完成了系统集成,2023年底完成系统试运行及性能考核验收。2023年3月25日新奥股份发布“2022年年度报告”指出,公司在2022年完成了8kWSOFC原理样机的技术开发、建造和性能测试。测试结果显示,系统发电功率平均8.89kW,发电效率达62%,系统热电联供总效率达90%,整体系统运行平稳。目前公司正在开展30kWSOFC工程样机的开发,并完成了系统集成,2023年完成系统试运行及性能考核验收。

9、佛燃能源-50kw SOFC系统详细设计及核心部件选型
2022年8月,佛燃能源(002911)发布的2022年半年度报告显示,报告期内,公司已组建 SOFC 专业研发团队,研发团队专业研究人员近 30 人。公司重视科技人才引进、培养和激励,在发挥自身优势的同时与国内知名 SOFC 电堆制造商合作并委托境外优秀设计公司开展 SOFC 系统研发,共同推进 SOFC 的示范运行和商业化应用。目前,合作各方正在开展 50kWSOFC 系统架构优化设计、关键部件方案论证及关键部件(燃烧器、重整器等)的设计。
佛燃能源在2023年3月26日发布的“2022年年度报告摘要”中表示,公司已组建SOFC专业研发团队;在与国内知名SOFC电堆头部企业及境外知名设计公司合作共同推进SOFC系统样机开发。目前合作各方正在开展50kWSOFC系统详细设计及核心部件选型。此外公司联合国内SOFC电堆头部企业、清华大学等单位申报国家级科研项目以及国家能源高温燃料电池研发中心项目,如项目获批,公司将在“十四五”期间承担并完成合计1兆瓦的SOFC热电联供系统研发及示范应用。

10、华科福赛新能源—四川南充在建设生产基地
武汉华科福赛新能源有限责任公司 (简称“华科福赛”)是一家专业从事固体氧化物燃料电池SOFC发电系统、固体氧化物电解池SOEC研发的高科技企业。
华中科技大学材料科学与工程学院燃料电池研究中心始建于2004年,经过10余年的发展,开发了国内第一台SOFC独立发电系统。2016年,为加快固体氧化物燃料电池市场化进程,华科福赛在武汉成立。
截止2022年5月,公司研发的15×15c㎡单电池SOEC稳定运行时间已超过1040小时;在800℃工作温度下,最大电解功率达到831瓦,最大电解效率高于97%,每立方米产氢电耗在2.86—3.35度之间,稳定运行电解功率高于600瓦。
公司在四川南充在建设生产基地,一期投资2.5亿元、年产20MW-40MW的SOFC发电系统,预计2024年4月投产。

11、上海氢程科技-200kW级高温固体氧化物电解水(SOEC)制氢
上海氢程科技有限公司的技术来源为中国科学院上海应用物理研究所(简称“上海应物所”)。自2010年起,中科院上海应物所就布局了固体氧化物电解制氢技术研发工作,集中力量进行高温制氢关键核心技术开发。形成了完整的1kW、5kW、20kW和200kW核能高温电解制氢技术并具有自主知识产权,成果成功实现了转化,成立上海氢程科技有限公司进行后续商业化发展。中科院上海应物所以其投资平台“上海日环科技投资有限公司”持有氢程科技约20%的股份。
2023年2月26日,由中国科学院上海应用物理研究所承担研制的200kW级高温固体氧化物电解水(SOEC)制氢验证装置一次开车成功,制氢功率达到202kW,制氢速率达到64Nm3/h,直流电耗为3.16kWh/Nm3·H2。

12 思伟特-10kW级SOEC制氢系统样机
北京思伟特新能源科技有限公司(简称“思伟特”)是一家专注于固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统研发及产业化的高新技术企业。
公司创始人清华大学教授胡浩然博士(CEO),拥有美国麻省理工学院(MIT)博士学位,曾在美国伊顿公司、卡特彼勒公司、底特律柴油机公司等任首席科学家和高级工程经理职位,2014-2020年任潍柴动力副总裁兼首席技术官。有超过15年的固体氧化物燃料电池(SOEC/SOFC)研发经验。
北京思伟特已经开发出3kW的SOEC系统,10kW SOEC系统已经完成组装。专利方面,公司在单电池、电堆、系统等层面已获得6项发明专利。项目方面,其在北京、张家口、内蒙古等城市,已经筹备建设了SOEC制氢及共电解二氧化碳示范应用项目。
   2023年5月30日,思伟特与甘肃省山丹县人民政府签署战略合作协议。双方将重点围绕新能源产业开发,按照“新能源+装备制造”模式,在SOEC制氢系统及关键零部件生产和产业落地方面开展深度合作。同时山丹县将支持思伟特开展氢能项目示范应用。
2023年6月8日,10kW级SOEC制氢系统样机正式下线,并完成了全部性能测试。该系统样机在第一代系统设计的基础上进行了全面升级,制氢效率、稳定性和安全性得到全面提升。测试结果显示,系统产氢量达到3.23Nm3/h,耗电量3.6kWh/Nm3,系统效率大于82%。

13、上海翌晶-固体氧化物电解水制氢(SOEC)电堆产线
4月25日,翌晶氢能研发的国内首条固体氧化物电解水制氢(SOEC)电堆自动化产线正式下线,年产能可达100兆瓦,可兼容多型号电堆生产。
2023年5月12日,武威翌氢红沙岗可再生能源制氢及35kV绿电专线送变电工程、武威翌晶绿氢装备制造产业基地项目开工建设。其中,该项目总投资9800万元,预计2023年10月建成投产,投产后,预计年销售额可达3500万元。该项目是甘肃省首个全绿电制氢项目及首条绿电制氢专线。翌晶绿氢装备制造产业基地项目规划建设年产500MW电解水制氢装备制造工厂,预计于2024年5月建成投产,总投资约1.05亿元。
2023年5月25日,辽宁营口市老边区政府与翌晶能源在上海嘉定签署《辽宁营口500MW风光氢储一体化示范项目》,拟定风电装机容量300MW、光伏装机容量200MW、电解制氢建设规模20000Nm3/h,年产绿氢1万吨,副产高纯氧气8万吨。

13、通微能源完成天使轮融资进行SOFC研发生产
2022年4月消息,通微新能源完成天使轮融资,资方为险峰长青,资金主要用于产品研发,团队和生产线建设。通微新能源成立于2020年,定位是零碳固体氧化物燃料电池厂商,主要提供的产品是分布式零碳电站。经过了两年的技术研发,通微新能源进入生产线设计阶段。
通微新能源团队深耕SOFC十余年,拥有从底层电极材料、电池结构、系统集成到生产工艺上的一系列独创技术,大幅降低了整体成本。

15、上海应用物理所—200kW-SOEC制氢
2023年2月26日,由中国科学院上海应用物理研究所承担研制的200kW级高温固体氧化物电解水(SOEC)制氢验证装置一次开车成功,制氢功率达到202kW,制氢速率达到64Nm3/h,直流电耗为3.16kWh/Nm3·H2,并顺利完成连续72小时性能考核,各项技术指标均优于设计值,这是继2019年上海应物所完成20kW-SOEC装置之后,在固体氧化物电解水制氢(SOEC)技术领域取得的新突破,标志着SOEC制氢技术从实验室中试到示范应用迈出了坚实的一步。
中国科学院上海应用研究所氢能技术团队在中国科学院“变革性洁净能源关键技术与示范”战略性科技先导专项和上海市科技创新行动计划“科技支撑碳达峰碳中和专项”的支持下,于2021年开始200kW-SOEC制氢装置的设计与设备研制,该装置采用撬块化高度集成设计理念,包括电气系统、控制系统、公用工程系统、高温制氢系统、安全防护系统和氢气增压系统,易于建造、生产管理以及大规模拓展。在研究所的大力支持下,团队攻坚克难,2021年10月完成基础建设并启动设备入场,2022年3月开始集成安装,期间克服了新冠疫情的严重影响,保证了材料与人员的入场和安装工作有序进行,2022年9月完成装置中交,10月实现水电气的供应并开始设备单体调试与装置联调,2023年2月26日启动装置运行并实现一次开车成功。
2023年3月6日,由中国科学院及国内高校、企业组成的专家团队进行了技术验收,专家组成员包括中国科学院电工研究所孔力研究员、中国科学院过程工程研究所戴学刚研究员、中国科学院大连化学物理研究所俞红梅研究员、中国矿业大学王绍荣教授、西安交通大学李成新教授、宝武清洁能源有限公司饶文涛教授级高工、山东能源集团刘涛高工和中国科学院上海应用物理研究所余笑寒研究员。专家组对验收测试大纲进行了评审,并进行了现场检查和测试,该装置制氢功率达到202kW,制氢速率64Nm3/h,达到课题目标,顺利通过了技术验收。


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