固体氧化物燃料电池SOFC

相较质子交换膜燃料电池（PEMFC），固体氧化物燃料电池（SOFC）具有多项优势，包括不使用贵金属催化剂、燃料适应性强、余热品位高以及发电效率突出等。由于其工作温度通常在600°C以上，燃料氧化反应的动力学条件得到改善，因此SOFC不仅可以使用氢气作为燃料，还可直接利用天然气、合成气（如一氧化碳与氢气的混合气）、生物质气（例如沼气），甚至煤制气、煤层气、页岩气及各类工业副产气等多种碳基燃料。这一特性大幅提升了传统化石能源的转化效率，在有效降低二氧化碳排放的同时，实现了化石能源的清洁高效利用。正因如此，SOFC常被誉为“吃粗粮的大力士”。实际运行数据显示，SOFC系统的发电效率可超过50%，相比传统火电，能够减少约40%的碳排放，并基本实现氮氧化物和固体颗粒物的零排放。

在我国“富煤、缺油、少气”的能源资源结构背景下，SOFC技术为推进煤炭清洁高效转化提供了重要路径。它不仅可用于实现煤基燃料的高效发电与低碳利用，还在多个能源领域展现出广阔的应用前景。包括分布式发电、备用电源、热电联供系统，以及在制氢、综合能源站、新型储能、化工过程节能和交通动力等多个场景中发挥关键作用。特别是在交通领域，SOFC可用作商用车辆增程器和船舶辅助动力装置，进一步提升其能源使用效率与环保性能。

此外，SOFC还具备“可逆运行”的独特能力：正向运行时作为燃料电池发电，逆向运行则成为固体氧化物电解池（SOEC）。随着风电、光伏等可再生能源装机容量持续增长，其间歇性和波动性导致的“弃电”问题日益突出。SOEC技术能够高效利用这些冗余的可再生电力，并结合系统中已有的中高温余热，对水蒸气或二氧化碳进行电解，生成氢气或合成气。该过程的电解效率可达85%~95%，高于低温电解水技术，因此特别适合与可再生能源耦合，实现大规模、高效率的化学储能与燃料合成，为构建高比例可再生能源系统提供关键支撑。

综上所述，SOFC/SOEC技术不仅具备多燃料适应性、高效率和低排放的优势，还在能源清洁转型、电网调峰、工业节能和交通电动化等方面具有重大战略价值，是我国未来能源体系中的重要创新方向。